WO2022136798A1 - Procede de reception d'au moins une trame de donnees dans un systeme omamrc, destination, programme d'ordinateur et systeme correspondants - Google Patents

Procede de reception d'au moins une trame de donnees dans un systeme omamrc, destination, programme d'ordinateur et systeme correspondants Download PDF

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WO2022136798A1
WO2022136798A1 PCT/FR2021/052423 FR2021052423W WO2022136798A1 WO 2022136798 A1 WO2022136798 A1 WO 2022136798A1 FR 2021052423 W FR2021052423 W FR 2021052423W WO 2022136798 A1 WO2022136798 A1 WO 2022136798A1
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destination
channels
transmission
indirect
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PCT/FR2021/052423
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Raphaël Visoz
Ali AL KHANSA
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Orange
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Definitions

  • the present invention relates to the field of digital communications.
  • the invention relates more particularly to the transmission of data frames between at least two sources and a destination with relaying by at least one node which can be a relay or a source, and to the link adaptation phase implemented beforehand to the transmission of a frame.
  • a relay has no message to transmit.
  • a relay is a node dedicated to relaying messages from sources while a source has its own message to transmit and can also, in certain cases, relay messages from other sources. The source is said to be cooperative in this case.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the transmission of data via mobile networks, for example for real-time applications, or via for example networks of sensors.
  • Such a network can in particular be a multi-user network, consisting of several sources, several relays and a destination using an orthogonal multiple access scheme of the transmission channel between the sources, relays and the destination, denoted OMAMRC (“Orthogonal Multiple- Access Multiple-Relay Channel” according to Anglo-Saxon terminology).
  • OMAMRC Orthogonal Multiple- Access Multiple-Relay Channel
  • the M sources are configured to transmit messages over K time slots and B frequency sub-bands, with K > 1 and B > 1.
  • a selection of relays among the M sources and the L relays is configured to transmit a signal representative of at least one of the messages over T used time intervals and B frequency sub-bands.
  • a frame consists of the data transmitted over the (K + T used ) time slots.
  • a link adaptation phase can be implemented prior to the transmission of at least one frame, to determine the resources to be allocated to the sources for the transmission of the frames.
  • Various link adaptation techniques are known. For example, if the radio conditions vary rapidly, ie in the event of rapid variations in the global transmission channel between the sources and the destination (for example in a mobile situation), a slow link adaptation technique can be implemented ( in English “Slow Link Adaptation” or SLA). Conversely, if the radio conditions vary slowly, a fast link adaptation technique can be implemented (in English “Fast Link Adaptation” or FLA). The difference between these slow and fast link adaptation techniques lies in the knowledge of the various links in the system by the destination.
  • the destination does not know all the links of the system and can directly observe only the direct links (source to destination or relay to destination).
  • the indirect links between the sources (S-S), between the relays (R-R), between the sources and the relays (S-R) are not directly observable by the destination.
  • the sources / relays can estimate the indirect channels and send this information back to the destination ("feedback").
  • the destination can estimate direct channels directly.
  • Such CSI knowledge by the destination is, however, particularly costly, since it requires an important exchange of control information between the sources, the relays and the destination.
  • Such channel distribution/statistics information is average quality (eg, average signal-to-noise ratio "average SNR", average signal-to-noise ratio plus interference "average SINR”, etc.).
  • CDI information is assumed to be constant over several hundred frames.
  • an SLA-type link adaptation technique is implemented to determine the bit rates to be allocated to the sources. A new allocation can thus be implemented for a group of a few hundred frames, or as soon as a change of CDI is detected.
  • Document WO 2019/162592 published on August 29, 2019 describes in particular an OMAMRC communication system implementing slow link adaptation. It proposes a technique for maximizing the average spectral efficiency (utility metric) within the considered system constrained to respect an individual quality of service (QoS) per source.
  • QoS quality of service
  • n t ⁇ is the number of sub-bands allocated to a user i for transmission over the time interval corresponding to the first transmission phase, or over a time interval t>0 corresponding to the cooperative transmission phase.
  • K i the transmitted payload ⁇ F etime ⁇ frequency sources (also called “use of channel” or “channel use” or “resource element” according to 3GPP terminology) by the source the number of cooperative transmissions used during the cooperative transmission phase, the maximum number of cooperative transmissions allowed during the cooperative transmission phase, the expectation of an individual outage event indication for source ⁇ to the end of the cooperative transmission phase.
  • a break event indication is a random variable taking a value equal to 1 if a source node or a set of source nodes is not decoded correctly by the destination (in particular after a maximum number of cooperative transmissions allowed Tmax), 0 otherwise.
  • the break indication is defined as a random variable that takes the value 1 if source i is not decoded correctly after the first phase of transmission and at each cooperative transmission l until If source i is decoded correctly before or on transmission t, the cut indication takes the value 0.
  • the source i will not be decoded correctly during a frame (because the number transmission during the cooperative transmission phase cannot exceed Tmax). is therefore the probability of an outage event of the type “source i is not decoded correctly” and represents all the links having led to an outage of source i. represents the expected number of time slots needed for the cooperative transmission phase, and can be determined as follows:
  • a channel utilization is the smallest granularity in time ⁇ frequency resource defined by the system that allows the transmission of a modulated symbol.
  • the number of channel uses is related to the available frequency band and the transmission time. If a fast link adaptation technique is implemented, the overall spectral efficiency can be expressed as: with: an individual break event for the source ⁇ at the end of the transmission phase cooperative as described above, a variable corresponding to the minimum number of cooperative transmissions used during the cooperative transmission phase making it possible to decode all the sources (ie no source is cut):
  • the fast link adaptation technique based on total knowledge of the global transmission channel (CSI) makes it possible to allocate throughputs to sources in a precise manner. Nevertheless, in a MAMRC system, the number of channels/links grows exponentially with the number of nodes (source or relay).
  • the invention proposes a solution, in the form of a method for receiving at least one data frame, in a communication system implementing M sources, possibly L relays and a destination, with said M sources being configured to transmit, during a first transmission phase, messages over K time slots and B frequency sub-bands, with and , and a selection of said M sources and said L relays being configured to transmit, during a cooperative transmission phase, a signal representative of at least one of said messages over time slots and B frequency sub-bands, according to a scheduling chosen by said destination, the data transmitted over said time slots forming a data frame.
  • said destination implements, for at least one data frame and the associated scheduling, an initial phase of link adaptation, prior to said first phase of transmission of said frame, comprising: the estimation transmission channels associated with the direct links between said sources and/or relays and said destination, called direct channels, - obtaining statistics of the transmission channels associated with the indirect links between said sources and/or relays and said destination, called channels indirect channels, and the determination, from said statistics of the indirect channels and of said estimates of the direct channels, of M bit rates to be allocated to the M sources for the transmission of said data frame.
  • the proposed solution makes it possible to improve the precision of the bit rate allocation for the transmission of a data frame, since it takes into account the estimation of direct channels (CSI of direct links).
  • the bit rates to be allocated to the sources can thus be determined from knowledge of the CSI information of the direct links.
  • the proposed solution is therefore more robust, even in the event of mobility of the sources and/or the relays.
  • the classic link slow adaptation technique uses the knowledge of a distribution/statistic of the set of channels (CDI), and is implemented only when the statistics of the channels are updated, for example example every hundred frames.
  • CDI distribution/statistic of the set of channels
  • the destination therefore does not use all the information at its disposal, and in particular does not use knowledge of the direct source-destination and relay-destination links.
  • the proposed solution makes it possible to reduce the quantity of control information exchanged, since it takes account of knowledge of a distribution/statistic of the indirect channels only (CDI of indirect links).
  • the throughputs to be allocated to the sources can thus be determined from average values on the indirect links.
  • the sources and/or relays are therefore adapted to estimate the CDIs of the indirect channels and to send them back to the destination.
  • the proposed solution therefore makes it possible, according to at least one embodiment, to use the information directly available at the destination (estimate of the direct channels), while limiting the volume of control information exchanged.
  • the proposed solution can be implemented when a fast link adaptation technique cannot be implemented because the global channel varies too quickly, or when a slow link adaptation technique is inefficient.
  • the proposed solution thus takes advantage of the techniques of fast link adaptation on the direct channels to optimize the bit rate allocation, and of slow link adaptation on the indirect channels to limit the exchange of control information.
  • the proposed solution can therefore be considered as an intermediate link adaptation solution, based on partial knowledge of the global channel at the destination.
  • the proposed solution can be implemented in a communication system of the OMAMRC type implementing an orthogonal multiple access scheme in time (in English “Time Division Multiplexing”, TDM), with in this case or in frequency (in English “Frequency Division Multiplexing”, FDM), with in this case and A time slot associated with a frequency sub-band can in particular be divided into F time/frequency resources, with
  • the allocation of sub-bands between the sources makes it possible to reduce the time required to transmit data since the sources transmit simultaneously in a single and same first time interval (time slot). Such a method is therefore well suited for demanding services in terms of latency.
  • the estimation of the direct channels can be implemented for each data frame, for a group of a few frames (less than 10 frames for example), or as soon as a variation of a direct channel is detected.
  • the direct channels can in particular be estimated from at least one reference signal received by said destination, and transmitted by said sources and/or said relays.
  • a reference signal can be a sounding reference signal (SRS, as defined in the 3GPP LTE/NR standard).
  • SRS sounding reference signal
  • such reference signals can be transmitted by the sources and/or the relays, upon receipt of a request from the destination.
  • such a request can be broadcast by the destination in an OMAMRC communication system prior to the transmission of a first data frame.
  • the reference signal may be a demodulation reference signal (DMRS, as defined in the 3GPP LTE/NR standard).
  • DMRS demodulation reference signal
  • such reference signals can be transmitted together with the data frames during the first transmission phase or the cooperative transmission phase of a frame, and be used to update the direct channel estimate (ie when a first direct channel estimate is available at the destination).
  • the obtaining of the statistics of the indirect channels can be implemented for a set of frames, for example around a hundred frames. Indeed, such CDI information is assumed to be constant over several hundred frames.
  • the statistics of the indirect channels can be updated as soon as a variation of an indirect channel is detected.
  • the statistics of the indirect channels correspond for example to an average quality (for example an average signal-to-noise ratio “average SNR”, an average signal-to-noise plus interference ratio “average SINR”, etc.).
  • the distribution statistic of each indirect link follows a Gaussian distribution and only depends on one parameter which is the SNR. Other distributions can be envisaged, such as a Dirac distribution.
  • the distribution statistic of each indirect link follows a Dirac distribution around the square root of the SNRs associated with each of the indirect channels.
  • the sources or relays on an indirect link receiving a reference signal can estimate the transmission channel associated with this indirect link, then determine a statistic associated with this indirect link and relay this information to the destination.
  • a source or a relay of an indirect link detects a change in the indirect channel, it can send a notification to the destination indicating a modification of at least one statistic of one of said indirect channels.
  • a notification is for example of the “Event driven CDI update” type.
  • the destination can implement an update of the statistics of the indirect channels upon receipt of such a notification.
  • said determination of M bit rates to be allocated to the M sources implements a maximization of a quality of service metric of said communication system, knowing the estimate of the direct channels.
  • a quality of service metric is for example of the spectral efficiency type, BLER (“Block Error Rate”), etc.
  • Maximizing the quality of service makes it possible, for example, to optimize the bit rate or to reduce the transmission power of the sources for the same bit rate.
  • said maximization is expressed in the form: ⁇ under constraint that: with: S the set of sources, a variable representing the bit rate to be allocated to the source e number of sub-bands allocated to source i during the first transmission phase, 'estimate of the direct channels, is the cutoff indication which takes the value 1 if the source i is not decoded correctly during a frame, the number of cooperative transmissions used during the cooperative transmission phase, the maximum number of cooperative transmissions allowed during the transmission phase cooperative, an average of the number of cooperative transmissions used during the phase of cooperative transmission, knowing the estimation of direct channels, an average of the number of messages transmitted by the source i not decoded by the destination at the end of the cooperative transmission phase, knowing the estimate of the direct channels, the average error rate acceptable with respect to a quality of QoS service, knowing the estimation of the direct channels.
  • said determination of M bit rates to be allocated to the M sources implements an iterative algorithm based on the determination of a bit rate to be allocated to the source i, for each , assuming the flows to be allocated to the other known sources.
  • said determination implements an iterative algorithm of “Best Response Dynamics” type.
  • Such an algorithm allows in particular to reduce the complexity of the multidimensional maximization function.
  • such an iterative algorithm can be initialized using a “Genie Aided” type algorithm.
  • the determination of the M bit rates to be allocated to the M sources is implemented jointly with the determination of an optimized scheduling for said frame. One then seeks to solve a joint problem of optimization of the allocation of the bit rates and the allocation of the resources.
  • the destination transmits to said sources at least one piece of information representative of said bit rates (for example a modulation and coding scheme (in English “Modulation and Coding Scheme” or MCS), an index of a modulation scheme and coding, bitrate itself, etc.).
  • information for example a modulation and coding scheme (in English “Modulation and Coding Scheme” or MCS), an index of a modulation scheme and coding, bitrate itself, etc.
  • MCS Modulation and Coding Scheme
  • bitrate bitrate itself
  • Such information is broadcast by the destination, or transmitted in a control channel specific to each source or common to the various sources.
  • the increase in bit rates can be carried out via very limited bit rate control channels.
  • the invention also relates to a corresponding destination node.
  • Such a destination node is in particular suitable for implementing the reception method described above. It is for example a base station or an eNodeB.
  • the invention further relates to a system comprising sources , optionally L relay and a destination for an implementation of a reception method according to the invention.
  • the invention also relates to one or more computer programs comprising instructions for the implementation of a reception method as described above when this or these programs are executed by at least one processor.
  • the reception method results from a software application split into several specific software applications stored in the sources, in the destination and possibly in the relays. The execution of these specific software applications is capable of implementing the reception method.
  • the subject of the invention is each of the specific software applications on one or more information carriers, said applications comprising program instructions adapted to the implementation of the reception method when these applications are executed by processors.
  • the invention further relates to configured memories comprising instruction codes corresponding respectively to each of the specific applications. 4.
  • FIG. 1 illustrates an example of an OMAMRC type communication system in which the invention can be implemented
  • ⁇ [Fig 2] presents the main steps implemented by a destination according to one embodiment of the invention
  • ⁇ [Fig 3] illustrates the information exchanged between the sources/relays and the destination according to one embodiment of the invention
  • ⁇ [Fig 4] illustrates an example of bit rate allocation for sources in an OMAMRC type communication system
  • ⁇ [Fig 5] presents the simplified structure of a destination node according to a particular embodiment. 5.
  • FIG. 1 illustrates an example of an OMAMRC type communication system in which the invention can be implemented, implementing M sources , relay and a destination d.
  • Each source communicates with the single destination with the help of the other sources (in English “user cooperation”) and of the cooperating relays.
  • a source can therefore behave like a relay when it does not send its own message.
  • the destination can send information back to the sources and to the relays (“feedback”), for example in control channels between the destination and each source or relay (shown in dotted lines in FIG. 1).
  • the M sources are configured to transmit, during a first transmission phase, messages on K time slots and B frequency sub-bands, with and The first K time slots are therefore dedicated to a first transmission of the messages from the M sources.
  • a selection of the M sources and the L relays is configured to transmit, during a second cooperative transmission phase, a signal representative of at least one of the messages from the sources over time slots and B frequency sub-bands.
  • the T time intervals following the K first time slots are therefore dedicated to transmissions including at least cooperative transmission.
  • a cooperative transmission is either a transmission by a relay or a transmission by a source capable of helping the destination to decode at least one other source. More precisely, a cooperative transmission is a transmission by a node which contains information relating to at least one message from another node.
  • the transmission of a relay is, by nature, a cooperative transmission but also the transmission of a source (which is capable of cooperation) which includes in its transmission information relating to at least one message from another source.
  • the cooperation of the relay nodes ensures an increase in the reliability of the transmissions.
  • the source and relay nodes operate according to a “full-duplex” mode. Each full-duplex node is thus allocated at least one frequency sub-band and can thus transmit in its sub-band and simultaneously listen to the other nodes transmitting in the other sub-bands.
  • a relay node in "full duplex" mode, can listen to the transmission of the other nodes (source, relay) at each time slot, even when it transmits, and a source node can listen to the transmission of the others. nodes (source, relay) at each timeslot even when it is transmitting.
  • the source and relay nodes operate in a "half-duplex" mode. According to this "half-duplex" mode, a relay node can listen to the transmission of the other nodes (source, relay) at each time slot when it is not transmitting, and a source node can listen to the transmission of the other nodes (source, relay ) at each timeslot when it is not transmitting.
  • time-frequency resources For each time interval, there are time-frequency resources, with ⁇ the number of sub-bands available and F the number of time-frequency resources associated with a time slot per sub-band.
  • the number of time ⁇ frequency resources is assumed to be identical for each transmission interval.
  • PBR Physical Resource Block
  • B is the number of PRB (sub-bands) available for the frequency band considered.
  • the data transmitted over the time slots forms a data frame.
  • a frame is therefore a set of consecutive time slots used for the transmission of messages from the M sources according to a schedule defined by the destination. It can thus be considered that a frame is composed of a first transmission phase and of a cooperative transmission phase.
  • the first phase of transmission includes time intervals, during which the M sources can send their message orthogonally using the orthogonal subbands in frequency and/or time slots, on one or more subbands allocated to each source. If ⁇ ⁇ 1, the time interval corresponds to the first phase of transmission.
  • the cooperative transmission phase includes time slots.
  • a scheduler allocates at least one sub-band or one band to a relay or source node, so that it transmits to the destination the redundancies according to the message(s) received that it has correctly decoded (in English “decoding set”).
  • the destination can allocate at least one subband to a node (or no node).
  • This resource allocation can be fixed for one or more consecutive frames or for all frames.
  • the partitions can be different between all time intervals, including the first.
  • the selection of the nodes and the allocation of the subbands are conventionally implemented by a scheduler, typically hosted by the destination. This phase is more generally called “resource allocation” or scheduling.
  • a transmission cycle therefore lasts time intervals.
  • the duration of a frame can exceed time intervals, where ⁇ is the maximum number of cooperative transmissions allowed during the cooperative transmission phase
  • ⁇ is the maximum number of cooperative transmissions allowed during the cooperative transmission phase
  • none, one or more subbands can be allocated to a node.
  • the orthogonality of the communication system can be obtained by time division multiplexing (TDM, with relying on the use of several time slots each allocated to a different source, or by frequency multiplexing based on the use of several frequency bands each allocated to a different source.
  • TDM time division multiplexing
  • the transmission of a frame can be preceded by a link adaptation phase, during which bit rates are allocated to the various sources.
  • bit rates For example, a finite set of bit rates (or modulation and coding schemes) is considered, and a bit rate from among the finite set of bit rates is allocated to each source.
  • the invention relates to the link adaptation phase.
  • the general principle of the invention is based on the knowledge of the direct links by the destination, and the obtaining of a statistics of the indirect links by the destination, to optimize the link adaptation, ie the allocation of speeds to the different sources.
  • FIG. 2 illustrates the main steps implemented by the invention, in a communication system as described above.
  • the link adaptation phase includes a step 21 of estimating the transmission channels associated with the direct links between the sources and/or relays and the destination, called direct channels
  • the direct channels that the destination can directly estimate are the channels
  • the link adaptation phase also includes a step 22 for obtaining the statistics of the transmission channels associated with the indirect links between the sources and/or relays and the destination, called indirect channels.
  • indirect channels are the channels
  • this step 22 for obtaining takes account of the estimation of the direct channels (since a statistic is determined only for the indirect channels).
  • the destination can determine, during a determination step 23, M throughputs to be allocated to the M sources for the transmission of said data frame.
  • the destination can in particular transmit to the M sources, during a transmission step 24, at least one piece of information representative of said at least one bit rate.
  • the link adaptation phase is therefore based on the knowledge of the CSIs of the direct links and of the CDIs of the indirect links. To do this, the destination can directly determine the CSI of the direct links (for example for a frame or a group of several frames) and obtain the CDI information of the indirect channels (received for example for a hundred frames).
  • the destination does not need to obtain the CSIs of the indirect links, only the CDIs of the indirect links (ie the statistics, for example SNR, of the links which evolve very slowly over time).
  • the proposed solution can be considered to be of the FLA fast link adaptation type.
  • the quantity of information necessary for the destination is greatly reduced compared to the fast link adaptation techniques according to the prior art.
  • Such a solution is for example called “fast link adaptation with partial knowledge of the CSIs”.
  • the link adaptation phase can be implemented frame by frame, or for a group of a few frames, before the first frame transmission phase. It can in particular be updated when a variation of a direct or indirect channel is detected.
  • the information exchanged between the transmitting nodes (sources or relays, s/r) and the destination (d) according to an embodiment of the invention.
  • the destination d can broadcast a message 31 requesting the broadcasting of a reference signal (“SRS request”).
  • SRS request a reference signal
  • the sources and/or relays can each transmit a reference signal 32.
  • the destination can directly estimate the transmission channels associated with the direct source-to-destination and relay-to-destination (CSI) links, ie determine the gains of the direct links.
  • CSI direct source-to-destination and relay-to-destination
  • the indirect source-source, relay-relay, or source-relay links only the sources or relays on these links can estimate the associated transmission channels, for example by exploiting the reference signals received, in a manner similar to that used for direct links.
  • a source or a relay can estimate metrics / statistics of these indirect links (CDI) in reception by considering a slow adaptation, and transmit these metrics / statistics to the destination at a rate lower than that of the adaptation phase of link (for example every hundred frames).
  • the destination may broadcast a message requesting to obtain such metrics (“CDI request”), and receive return messages (“CDI feedback”) from sources / relays of indirect links.
  • CDI request a message requesting to obtain such metrics
  • CDI feedback from sources / relays of indirect links.
  • the sources transmit to the destination the statistics of the source-source or source-relay links
  • the relays transmit to the destination the statistics of the relay-relay links. From the estimation of the direct channels and the statistics of the indirect channels, the destination can determine the bit rates to be allocated to the sources for the transmission of the first frame.
  • the destination broadcasts information representative of the bit rates to be allocated to the various sources for the transmission of a first frame in a bit rate allocation message 33.
  • each source Upon receipt of this bit rate allocation message 33, each source transmits its data 34 using the bit rate obtained from the bit rate allocation message 33.
  • the data from the different sources form the first frame, corresponding to a first transmission phase and a cooperative transmission phase.
  • the data 34 transmitted by a source or a relay can carry pilot symbols (DMRS) which can be used for coherent demodulation of the signal received at the destination. Such symbols can in particular be used to update the estimate of the direct channels to the destination.
  • DMRS pilot symbols
  • the destination can send an ACK 35 message, triggering the clearing of the source buffers.
  • the sources can then transmit a second frame.
  • the estimation of the direct channels can in particular be updated, for example following the reception of pilot symbols. Indirect channel stats, on the other hand, can remain unchanged.
  • the destination can then determine the rates to allocate to the sources for the transmission of the second frame from the updated direct channel estimate and the indirect channel statistics, and transmit this information in a rate allocation message 36 On receipt of this bit rate allocation message 36, each source transmits its data 37 using the bit rate obtained from the bit rate allocation message 36.
  • the data from the different sources form the second frame, corresponding to a first phase of transmission and a phase of cooperative transmission. If the destination has not decoded all the sources (ie all the messages / data transmitted by the sources) until included), then the source buffers are cleared (e.g. based on dedicated counters/timers) and the sources can transmit a third frame. In particular, at least part of the messages from the sources transmitted in the second frame is lost, since the maximum number of cooperative transmissions authorized during the cooperative transmission phase is reached without all of the sources being decoded.
  • the estimation of the direct channels can be updated, for example following the reception of pilot symbols. Indirect channel stats, on the other hand, can remain unchanged.
  • the destination can then determine the rates to allocate to the sources for the transmission of the third frame from the updated direct channel estimate and the indirect channel statistics, and transmit this information in a rate allocation message 38 Upon receipt of this rate allocation message 38, each source transmits its data 39 using the rate obtained from the rate allocation message 38, and so on.
  • forward channel estimates can be updated for every frame, or for a few frames.
  • the statistics of the direct channels can be updated at a lower rate, for example of the order of a hundred frames. If, however, a source or a relay detects a change in the statistics of an indirect channel, it can notify the destination of this change, either by transmitting a new statistics to the destination or by transmitting a notification, for example of the “Event driven” type.
  • CDI update Upon receipt of such a notification, the destination may in particular broadcast a message requesting new statistics (“CDI request”), and receive return messages (“CDI feedback”) from sources / relays of indirect links .
  • CDI request a message requesting new statistics
  • CDI feedback return messages
  • An example of determining the bit rates to be allocated to the various sources is described below, making it possible to maximize a quality of service metric of the communication system, knowing the estimation of the direct channels.
  • the proposed approach is based on a performance prediction based on information theory considerations, in particular the outage probabilities. This approach makes it possible to predict the result of the implementation of a parity check (CRC check) without going through the simulation of the entire chain of transmission (coding modulation) and reception (detection/demodulation, decoding ).
  • CRC check parity check
  • the proposed link adaptation takes into account the knowledge of the distribution (ie distribution statistics) of the channel on the direct links.
  • the destination can determine the bit rates to be allocated to the sources by taking into account the statistics (CDI) of the indirect links. For example, we seek to maximize the real average throughput, that is to say the overall throughput over a set of frames.
  • the sources, the relays are equipped with a single transmission antenna; - the sources, the relays, and the destination are equipped with a single reception antenna; - the sources, the relays, and the destination are perfectly synchronized; - the sources are statistically independent (there is no correlation between them); - all the nodes transmit with the same power; - use is made of a supposed CRC code included in the bits of information from each source i to determine if a message is correctly decoded or not - the links between the different nodes suffer from additive noise and fading.
  • the fading gains are fixed during the transmission of a frame performed for a maximum duration of time slots (with according to the example described), but may change independently from frame to frame. is a system parameter; - the instantaneous quality of the channel/direct link in reception (CSIR Channel State Information at Receiver) is available at the destination, at the sources and at the relays; - the returns are error-free (no error on the control signals).
  • CTR Channel State Information at Receiver channel State Information at Receiver
  • the information used to estimate the direct channels is transmitted in unicast control channels (from a source or a relay, towards the destination) assumed to be error-free
  • - the statistics of the indirect channels are also transmitted in unicast control channels (from a source or a relay, to the destination) assumed to be error-free
  • the sources transmitting to the destination the statistics of the source-source links and possibly of the source-relay links
  • the relay transmitting to the destination the statistics of the relay-relay links and possibly of the source-relay links
  • the statistics of the indirect channels can be transmitted to the destination when a change is detected, or for example every hundred frames.
  • the element vector designates the sub-band and the node selected active (ie transmitting) during this time interval t in this sub-band 'order in the vector corresponds to the order of the subbands
  • - is the vector of dimension M+L of the number of subbands allocated for each node which varies between 0 (the node is inactive) and B (the node occupies all the sub-bands), source or relay, for the time interval t, during the first transmission phase or during the cooperative transmission phase.
  • the element , of the vector ⁇ ⁇ denotes the number of subbands allocated to node i at time slot .
  • the sum of the elements composing the vector is equal to B the number of sub-bands, - is the realization of the transmission channels associated with the direct links between the sources/relays and the destination and - the realization of the transmission channels associated with the indirect links between the sources, between relays, and between sources and relays.
  • An achievement is the value taken for a random draw from a statistic.
  • a channel estimate estimates a channel realization, which is also a CSI.
  • estimate or “implementation” are therefore considered equivalent below, and used interchangeably.
  • a new throughput allocation strategy is proposed (fast link adaptation with partial knowledge of CSI), which does not depend on the realization but which changes for each realization
  • the bit rate allocated to each source denoted does not change with conditional expectation
  • the destination can select for each frame (hence the name fast link adaptation), the bit rates to be allocated to the sources to maximize the internal variable: knowing the realization
  • the destination can use as an approximation of who corresponds to the global spectral efficiency knowing is the global spectral efficiency by knowing frame and so to get the bitrate per frame, the destination therefore seeks to determine the internal variable, using on the one hand the CDIs of the indirect links, and on the other hand, the CSIs have direct links.
  • the global spectral efficiency based on the knowledge of the CSI of the direct links can be written: ⁇ individual cut-off element equal to 1 for source i, based on the probability distribution of the indirect links knowing the CSIs of the direct links.
  • the direct links are the links and the indirect links are the links
  • the direct links represent the realizations of the channel which are fixed, on which a CSI is determined, and the indirect links the realizations of the channel on which a statistic is determined.
  • the throughput allocation is given for a known realization of the direct channels, as illustrated in figure 4.
  • the average flow rate ⁇ can be determined taking into account hope ⁇ on the achievements of the direct links.
  • the spectral efficiency based on a knowledge of the CSIs of the direct links can therefore be expressed in the form of a multivariate equation, a function of the bit rates of each source and the allocation vectors ⁇ ⁇ for each time interval t for the cooperative transmission phase.
  • the spectral efficiency therefore depends on the selection of nodes and the allocation of subbands.
  • the allocation of bit rates ie the determination of the bit rates to be allocated to the M sources
  • aimed at achieving the best spectral efficiency therefore implements a maximization of a quality of service metric of the communication system with or without constraint per source.
  • ⁇ under the constraint that , for all i belonging to S, with : and ⁇ ⁇ ⁇
  • ⁇ ⁇ ⁇ represents a set of interfering sources
  • ⁇ represents the logical "and”
  • ⁇ represents the Iverson brackets ie which gives the value 1 if the event ⁇ is satisfied and the value 0 if not
  • the condition ensures that the considered node at the time interval includes at least one subset node as a whole decoding (ie the intersection between the set of sources correctly decoded by the node at the time interval and the set is not empty), and that node i considered at time interval l has not decoded any interfering node (ie the intersection between the set of sources correctly decoded by node i at l interval and the set of interfering sources is empty).
  • an outage event occurs if the vector of the bit rates of these sources is not included in the capacity region MAC (in English "Multiple Access Channel", in French “canal d'acces multiple ”) corresponding.
  • Appendix 1 presents outage events in more detail.
  • To determine the flow rates to be allocated to the different sources we must therefore solve a multivariate optimization problem, by seeking to maximize a quality of service metric of the communication system as presented above. According to a particular embodiment, it is possible to simplify the above equation, to overcome the calculation of the integral for the outage event taking into account the realization of the channel ⁇ using a Monte Carlo simulation method.
  • the expression for the cut event taking into account the realization of the channel can be expressed in the following approximate form: where is a realization of the channel ⁇ based on the probability distribution of the indirect links.
  • This expression can be further simplified by the cutoff due to the inequality of the sum flow Alternatively, it is possible to assume that the statistical distribution of each indirect link follows an independent Dirac distribution around the square root of the SNRs of each indirect link by assuming a noise variance equal to 1 (white noise Gaussian additive), instead of calculating the above equation. For example, the distribution of channel h ⁇ , ⁇ whose SNR is ⁇ ⁇ , ⁇ is approximated by Such a variant may slightly reduce the performance of the communication system, but offers a solution for simplifying the complexity of the rate allocation algorithm.
  • the problems of allocating the bit rates to the sources and of selecting the nodes can be solved jointly.
  • a vector ⁇ ⁇ representing the nodes selected for the time interval t, depends on the bit rates allocated to the sources and on the vectors representing the nodes selected for at least one previous time interval. It is considered for example that the node selection strategy is based on a selection metric of mutual fading information block type.
  • the vector selected for the cooperative transmission phase can be written: with ⁇ ⁇ the set of all possible allocations ⁇ ⁇ , which corresponds to the activation of nodes that can help the destination at time interval ⁇ , ⁇ ⁇ 0 (“round”). It is also desired to select the vector which gives the greatest mutual information, for the first transmission phase. However, for the first transmission phase of a frame, we want to allocate subbands only to the sources, by allocating at least one subband per source. The vector selected for the first transmission phase can then be written: with ⁇ ⁇ a subset of ⁇ ⁇ comprising the vectors associated with the sources, at the time interval ⁇ ⁇ 0.
  • an exhaustive search can be implemented for the joint resolution of the problems d flow allocation and node selection.
  • a BRD Best ⁇ Response Dynamic
  • Such an algorithm is notably presented in appendix 2.
  • a solution is sought for each user/source in an iterative manner.
  • a suboptimal solution for the BRD algorithm is based on the determination of an optimal bit rate for a user/source for a given time interval, considering that the other users/sources are inactive, ie do not transmit data.
  • the BDR algorithm comprises two phases: an initialization phase and an iterative correction phase.
  • initial flow values are allocated to the various sources.
  • Different techniques can be implemented for the initialization phase: random initialization, initialization from a fixed value, initialization of Genie Aided type, etc.
  • the initialization according to the “Genie Aided” approach makes it possible to allocate a bit rate to a source without taking into account the bit rates allocated to the other sources.
  • the memory of the sources can be used, for example by using the bit rates allocated to the various sources for the transmission of a previous frame, to initialize the iterative algorithm for determining the bit rates for the transmission of a current frame.
  • such a destination comprises at least one memory 51 comprising a buffer memory, at least one processing unit 52, equipped for example with a programmable calculation machine or a dedicated calculation machine, for example a processor P, and controlled by the computer program 53, implementing steps of the reception method according to at least one embodiment of the invention.
  • the code instructions of the computer program 53 are for example loaded into a RAM memory before being executed by the processor of the processing unit 52.
  • the processor of the processing unit 52 implements implementation of the steps of the reception method described above, according to the instructions of the computer program 53, to: ⁇ estimate transmission channels associated with the direct links between said sources and/or relays and said destination, called direct channels, ⁇ obtain statistics of the transmission channels associated with the indirect links between said sources and/or relays and said destination, called indirect channels, - determining, from said statistics of the indirect channels and estimates of the said direct channels, M bit rates to be allocated to the M sources for transmission of said data frame.
  • the individual mute event indication ⁇ of the source s after the transmission interval t (round t) depends on the node selection vector ⁇ ⁇ , the subband allocation vector and the set , of sources decoded at the end of the previous interval, t ⁇ 1. It is also conditional on knowledge of the achievements of the channel of direct links (of gains of the channel) as well as d designates the set of selection vectors (therefore nodes selected) and allocation vectors with their set of decoded sources associated determined for the intervals (rounds) preceding the interval and the game ⁇ of sources decoded by the destination.
  • the source node selection vector transmitting during the first phase of transmission which is the sub ⁇ granting allocation vector bands allocated for each source during the first phase of transmission and what is the set of sources decoded by the destination at the end of the first phase.
  • the common break event indication for the sub source set after time interval t (round t) is the event that at least one source of the subset is not decoded correctly by the destination at the end of this interval t. Subsequently, the dependencies of ⁇ ⁇ , ⁇ are omitted to simplify the notations.
  • the set of sources not successfully decoded by the destination at the end of time interval t (round From an analytical point of view, the common cut event indication of a subset of sources intervenes ie is satisfied if the vector of the bit rates of these sources is not included in the corresponding MAC capacity region.
  • this event can be expressed as: translates the non ⁇ respect of the MAC inequality associated with the sum rate of the sources contained in ⁇ : with ⁇ ⁇ the time interval index (round) of the second phase with the convention that corresponds to the end of the first phase (transmission phase), ⁇ ⁇ the index corresponding to the source node, ⁇ the index corresponding to any node (source and relay), ⁇ , the number of subbands allocated to node i for the time slot (round) ⁇ the number of subbands allocated to the source by the destination for the first phase, with ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ represents the set of interfering sources is worth one if on the one hand the intersection between the set of sources correctly decoded by node i at the interval and the whole is not empty and on the other hand the intersection between the set of sources correctly decoded by the node at the interval and the set
  • the mutual information depends on the power transmitted on the sub-band of the channel ie between the node a ⁇ , ⁇ and the destination with the total power of this node. If node i is not selected at the time interval then the mutual information block is zero.
  • the outage event for a given source s is defined in the form: which is by definition the intersection of all common cut events corresponding to a set of sources ⁇ including source s.
  • a source s is out of order if and only there is no set of sources ⁇ comprising it which can be associated with error-free decoding, come
  • This cut event indication indicates if a source is decoded without error ( 0) or if it is in cutoff ⁇
  • CRC check parity check
  • This approach makes it possible to predict the result of setting implementation of a parity check (CRC check) without going through the simulation of the entire chain of transmission (coding modulation) and reception (detection/demodulation, decoding).
  • CRC check parity check

Abstract

Procédé de réception d'au moins une trame de données dans un système OMAMRC, destination, programme d'ordinateur et système correspondants. L'invention concerne un procédé de réception d'au moins une trame de données, dans un système de communication mettant en œuvre M sources, éventuellement L relais et une destination, avec M ≥ 2 et L≥ 0, selon lequel la destination met en œuvre, pour au moins une trame de données et l'ordonnancement associé, une phase initiale d'adaptation de lien, préalable à la première phase de transmission de ladite trame, comprenant : ‐ l'estimation (21) des canaux de transmission associés aux liens directs entre lesdites sources et/ou relais et ladite destination, dits canaux directs, ‐ l'obtention (22) des statistiques des canaux de transmission associés aux liens indirects entre lesdites sources et/ou relais et ladite destination, dits canaux indirects, ‐ la détermination (23), à partir desdites statistiques des canaux indirects et estimations desdits canaux directs, de M débits à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.

Description

DESCRIPTION
Titre : Procédé de réception d'au moins une trame de données dans un système OMAMRC, destination, programme d'ordinateur et système correspondants.
1. Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine des communications numériques.
L'invention se rapporte plus particulièrement à la transmission de trames de données entre au moins deux sources et une destination avec relayage par au moins un nœud pouvant être un relais ou une source, et à la phase d'adaptation de lien mise en œuvre préalablement à la transmission d'une trame.
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 à son propre message à transmettre et peut en outre, dans certain cas, relayer les messages des autres sources. La source est dite coopérative dans ce cas.
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 temps réel, ou via par exemple des réseaux de capteurs.
Un tel réseau peut notamment être un réseau multi-utilisateurs, constitué de plusieurs sources, plusieurs relais et une destination utilisant un schéma d'accès multiple orthogonal du canal de transmission entre les sources, relais et la destination, noté OMAMRC (« Orthogonal Multiple- Access Multiple-Relay Channel » selon la terminologie anglosaxonne).
2. Art antérieur
On décrit ci-après l'art antérieur en relation avec un système de communication OMAMRC mettant en œuvre M sources, éventuellement L relais et une destination, avec M > 2 et L > 0.
Dans un tel système de communication, au cours d'une première phase de transmission, les M sources sont configurées pour transmettre des messages sur K intervalles de temps (en anglais « time slots ») et B sous-bandes de fréquence, avec K > 1 et B > 1. Au cours d'une deuxième phase de transmission coopérative, une sélection de relais parmi les M sources et les L relais est configurée pour transmettre un signal représentatif d'au moins un des messages sur Tused intervalles de temps et B sous-bandes de fréquence.
Une trame comprend les données transmises sur les (K + Tused) intervalles de temps. Une phase d’adaptation de lien peut être mise en œuvre préalablement à la transmission d’au  moins  une  trame,  pour  déterminer  les  ressources  à  allouer  aux  sources  pour  la  transmission  des  trames.  Différentes techniques d’adaptation de lien sont connues.  Par exemple, si  les conditions radio varient rapidement,  i.e. en cas de variations rapides du  canal global de transmission entre les sources et la destination (par exemple en situation de mobilité),  une technique d’adaptation lente de lien peut être mise en œuvre (en anglais « Slow Link Adaptation »  ou SLA). A l’inverse, si les conditions radio varient lentement, une technique d’adaptation rapide de  lien peut être mise en œuvre (en anglais « Fast Link Adaptation » ou FLA).   La  différence  entre  ces  techniques  d’adaptation  lente  ou  rapide  de  lien  repose  sur  la  connaissance des différents liens du système par la destination.  En effet, comme un tel système de communication fait intervenir des relais, la destination ne  connaît  pas  tous  les  liens  du  système  et  peut  observer  directement  uniquement  les  liens  directs  (source vers destination ou relais vers destination). En revanche, les liens indirects entre les sources  (S‐S), entre les relais (R‐R), entre les sources et les relais (S‐R) ne sont pas directement observables par  la destination.   Pour obtenir une connaissance totale de tous les liens du système au niveau de la destination  (en anglais « Channel State Information », CSI), les sources / relais peuvent estimer les canaux indirects  et remonter ces informations à la destination (« feedback »). La destination peut estimer directement  les canaux directs.   Une telle connaissance CSI par la destination est toutefois particulièrement coûteuse, car elle  nécessite  un  échange  d’informations  de  contrôle  important  entre  les  sources,  les  relais  et  la  destination.  Si  le  canal global de  transmission entre  les  sources et  la destination varie  lentement,  il est  possible de remonter toutes les estimations des canaux indirects à la destination (par exemple avant  la  transmission  d’une  nouvelle  trame  ou  de  quelques  trames,  ou  dès  qu’un  changement  dans  l’estimation d’un canal indirect est détecté) et de mettre en œuvre une technique d’adaptation de lien  de type FLA pour déterminer les débits à allouer aux sources. Une nouvelle allocation peut ainsi être  mise en œuvre trame par trame ou pour un groupe de quelques trames, ou dès qu’un changement de  CSI est détecté.   En  revanche,  si  le  canal  global  de  transmission  entre  les  sources  et  la  destination  varie  rapidement, la connaissance CSI à la destination devient trop coûteuse.  
Figure imgf000005_0002
Pour limiter le coût de la surcharge de la voie de retour (« feedback overhead »), seule une  information sur la distribution/statistique des canaux (en anglais « Channel Distribution Information »,  CDI) de tous les liens est supposée connue par la destination. Par exemple, une telle information sur  la distribution/statistique des canaux est une qualité moyenne (par exemple un rapport signal à bruit  moyen « SNR moyen », un rapport signal à bruit plus interférence moyen « SINR moyen », etc). Une  telle information CDI est supposée constante sur plusieurs centaines de trames.  Dans  ce  cas,  une  technique  d’adaptation  de  lien  de  type  SLA  est  mise  en  œuvre  pour  déterminer  les débits à allouer aux sources. Une nouvelle allocation peut ainsi être mise en œuvre  pour un groupe de quelques centaines de trames, ou dès qu’un changement de CDI est détecté.   Le  document WO  2019/162592  publié  le  29  août  2019  décrit  notamment  un  système  de  communication OMAMRC mettant en œuvre une adaptation lente de lien. Il propose une technique  permettant  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.  On présente ci‐après l’efficacité spectrale globale d’un système de communication OMAMRC  mettant  en  œuvre  une  technique  d’allocation  de  débit  basée  sur  une  technique  FLA  ou  sur  une  technique SLA selon l’art antérieur.  Soit   une variable aléatoire représentative de l’efficacité spectrale par trame par 
Figure imgf000005_0001
rapport à une stratégie d’allocation de débit P, notée   pour une technique d’adaptation lente 
Figure imgf000005_0008
de lien et  pour une technique d’adaptation rapide de lien, et H une matrice représentative 
Figure imgf000005_0003
du canal global de transmission.  On définit deux efficacités spectrales moyennes, dont l’une est une très bonne approximation  de  l’autre :   l’efficacité  spectrale  globale  par  trame 
Figure imgf000005_0007
  et  l’efficacité  spectrale  globale    qui  est  le 
Figure imgf000005_0006
rapport du nombre moyen de bits  correctement  reçus et du nombre moyen d’utilisation de  canal  (ressource radio sous bandes et intervalle de temps) nécessaire. On suppose que le canal global de  transmission est invariant pour la durée d’une trame, i.e. que les liens directs et indirects ne varient  pas pour la durée d’une trame.  On définit le vecteur représentatif d’un nombre de sous‐bandes allouées pour chaque nœud  (source  ou  relais),  pour  un  intervalle  de  temps  t,  comme  un  vecteur  à  (M+L)  dimensions nt ∈  est le nombre de sous‐bandes allouées à un utilisateur  i pour une transmission sur 
Figure imgf000005_0004
l’intervalle de temps
Figure imgf000005_0005
 correspondant à la première phase de transmission, ou sur un intervalle de  temps t > 0 correspondant à la phase de transmission coopérative.  Si une technique d’adaptation lente de lien est mise en œuvre, l’efficacité spectrale globale  peut s’exprimer sous la forme suivante : 
Figure imgf000006_0001
avec  ^^^. ^  l’opérateur qui correspond à la moyenne/espérance sur la distribution du canal H  où   
Figure imgf000006_0002
Ki la charge utile transmise ൈ F essources temps‐fréquence (également appelées « utilisation de 
Figure imgf000006_0005
canal » ou « channel use » ou « ressource element » selon la terminologie du 3GPP) par la source 
Figure imgf000006_0013
 le nombre de transmissions coopératives utilisées pendant la phase de transmission coopérative, 
Figure imgf000006_0006
 le nombre maximum de transmissions coopératives autorisées pendant la phase de transmission  coopérative, 
Figure imgf000006_0003
 l’espérance d’une indication d’événement de coupure individuel  pour la source  ^ à 
Figure imgf000006_0009
Figure imgf000006_0014
l’issue de la phase de transmission coopérative.  Une indication d’événement de coupure est une variable aléatoire prenant une valeur égale à  1  si  un  nœud  source  ou  un  ensemble  de  nœuds  source  n’est  pas  décodé  correctement  par  la  destination  (notamment à  l’issue d’un nombre maximum de  transmissions coopératives autorisées  Tmax),  0  sinon.  Plus,  généralement,  on  définit  l’indication  de  coupure    comme  une  variable  aléatoire qui prend la valeur 1 si la source i n’est pas décodée correctement après la première phase  de  transmission  et  à  chaque  transmission  coopérative  l  jusqu’à    Si  la  source  i  est 
Figure imgf000006_0011
décodée correctement avant ou à la transmission t, l’indication de coupure prend la valeur 0. Ainsi, 
Figure imgf000006_0012
 signifie que la source i ne sera pas décodée correctement durant une trame (car le nombre 
Figure imgf000006_0010
de transmission pendant la phase de transmission coopérative ne peut dépasser Tmax). 
Figure imgf000006_0004
 est donc la probabilité d’un événement de coupure de type « la  source i n’est pas décodée correctement » et représente l’ensemble des liens ayant conduits à une  coupure de la source i. 
Figure imgf000006_0008
représente l’espérance du nombre d’intervalles de temps nécessaire pour la phase  de transmission coopérative, et peut être déterminé comme suit : 
Figure imgf000006_0007
Une utilisation du canal est la plus petite granularité en ressource temps‐fréquence définit par  le système qui permet la transmission d’un symbole modulé. Le nombre d’utilisations du canal est lié  à la bande de fréquence disponible et à la durée de transmission.  Si une technique d’adaptation rapide de lien est mise en œuvre, l’efficacité spectrale globale  peut s’exprimer sous la forme suivante :   
Figure imgf000007_0001
avec :   un événement de coupure individuel pour  la source  ^^ à  l’issue de la phase de transmission 
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coopérative comme décrit ci‐dessus,    une variable correspondant au nombre minimal de transmissions  coopératives utilisées pendant 
Figure imgf000007_0003
la  phase  de  transmission  coopérative  permettant  de  décoder  l’ensemble  des  sources  (i.e.  aucune  source n’est coupée) : 
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En résumé,  la  technique d’adaptation rapide de  lien, basée sur une connaissance totale du  canal global de transmission (CSI) permet d’allouer des débits aux sources d’une façon précise.   Néanmoins,  dans  un  système  MAMRC,  le  nombre  de  canaux  /  liens  croît  de  façon  exponentielle  avec  le  nombre  de  nœuds  (source  ou  relais).  Par  conséquent,  il  existe  une  forte  probabilité qu’au moins un lien varie au cours du temps, engendrant l’échange d’une grande quantité  d’informations de contrôle entre les sources/ relais et la destination.  Une telle technique d’adaptation rapide de lien est donc difficilement utilisable.  Pour éviter l’échange d’un tel volume d’informations de contrôle, une technique d’adaptation  lente peut être utilisée.  Néanmoins, une telle technique d’adaptation lente de lien est moins précise qu’une technique  d’adaptation rapide de lien. En effet, la connaissance d’une distribution/statistique des canaux (CDI)  peut être assez éloignée de la connaissance réelle des canaux (CSI) à un instant donné, ce qui peut  engendrer des approximations lors de l’allocation des débits aux sources et réduire les performances  du système de communication, par exemple en termes d’efficacité spectrale.   Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique d’adaptation de lien qui ne présente pas  l’ensemble des inconvénients de l’art antérieur.  3.  Exposé de l’invention  L’invention propose une solution, sous  la forme d’un procédé de réception d’au moins une  trame de données, dans un système de communication mettant en œuvre M sources, éventuellement  L relais et une destination, avec
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lesdites  M  sources  étant  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, avec et 
Figure imgf000007_0007
, et une sélection desdites M sources et desdits L relais étant configurée 
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pour  transmettre,  au  cours  d’une  phase  de  transmission  coopérative  un  signal  représentatif  d’au  moins un desdits messages sur    intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, selon un 
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ordonnancement choisi par ladite destination,   les données transmises sur lesdits   intervalles de temps formant une trame de données. 
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Selon l’invention, ladite destination met en œuvre, pour au moins une trame de données et  l’ordonnancement associé, une phase initiale d’adaptation de lien, préalable à ladite première phase  de transmission de ladite trame, comprenant :  ‐ l’estimation des canaux de transmission associés aux liens directs entre lesdites sources et/ou relais  et ladite destination, dits canaux directs,  ‐  l’obtention des statistiques des canaux de  transmission associés aux  liens  indirects entre  lesdites  sources et/ou relais et ladite destination, dits canaux indirects, et  ‐  la  détermination,  à  partir  desdites  statistiques  des  canaux  indirects  et  desdites  estimations  des  canaux directs, de M débits à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.  Par  rapport  à  une  technique  d’adaptation  lente  de  lien  selon  l’art  antérieur,  la  solution  proposée permet d’améliorer la précision de l’allocation de débit pour la transmission d’une trame de  données, puisqu’elle tient compte de l’estimation des canaux directs (CSI des liens directs). Les débits  à allouer aux sources peuvent ainsi être déterminés à partir d’une connaissance des informations CSI  des liens directs. La solution proposée est donc plus robuste, même en cas de mobilité des sources  et/ou des relais.   On rappelle que la technique d’adaptation lente de lien classique utilise la connaissance d’une  distribution/statistique  de  l’ensemble  des  canaux  (CDI),  et  n’est  mise  en  œuvre  que  lorsque  la  statistique des canaux est mise à  jour, par exemple  toutes  les  centaines de  trames.  La destination  n’utilise donc pas toute l’information à sa disposition, et n’utilise notamment pas la connaissance des  liens directs source‐destination et relais‐destination.  Par  rapport  à  une  technique  d’adaptation  rapide  de  lien  selon  l’art  antérieur,  la  solution  proposée  permet  de  réduire  la  quantité  d’informations  de  contrôle  échangées,  puisqu’elle  tient  compte d’une connaissance d’une distribution/statistique des canaux indirects uniquement (CDI des  liens  indirects).  Les  débits  à  allouer  aux  sources  peuvent  ainsi  être  déterminés  à  partir  de  valeurs  moyennes sur les liens indirects. En particulier, les sources et/ou relais sont donc adaptés à estimer les  CDI des canaux indirects et à les remonter à la destination.  La  solution  proposée  permet  donc,  selon  au  moins  un  mode  de  réalisation,  d’utiliser  les  informations directement disponibles à la destination (estimation des canaux directs), tout en limitant  le volume d’informations de contrôle échangé.  Notamment, la solution proposée peut être mise en œuvre lorsqu’une technique d’adaptation  rapide de lien ne peut pas être implémentée car le canal global varie trop rapidement, ou quand une  technique d’adaptation lente de lien est peu performante.  La  solution proposée  tire ainsi avantage des  techniques d’adaptation  rapide de  lien sur  les  canaux  directs  pour  optimiser  l’allocation  de  débit,  et  d’adaptation  lente  de  lien  sur  les  canaux  indirects  pour  limiter  l’échange  d’informations  de  contrôle.  La  solution  proposée  peut  donc  être  considérée  comme  une  solution  intermédiaire  d’adaptation  de  lien,  basée  sur  une  connaissance  partielle du canal global à la destination.  En  particulier,  la  solution  proposée  peut  être  mise  en  œuvre  dans  un  système  de  communication de type OMAMRC mettant en œuvre un schéma d’accès multiple orthogonal en temps  (en anglais « Time Division Multiplexing », TDM), avec dans ce cas
Figure imgf000009_0002
ou en fréquence  (en anglais « Frequency Division Multiplexing », FDM), avec dans ce cas 
Figure imgf000009_0003
et Un intervalle de temps associé à une sous‐bande de fréquence peut notamment être divisé en  F ressources temps/fréquence, avec
Figure imgf000009_0001
En  particulier,  l’allocation  de  sous  bandes  entre  les  sources  permet  de  réduire  le  temps  nécessaire pour transmettre des données puisque les sources émettent simultanément dans un seul  et même premier intervalle de temps (time slot). Un tel procédé est donc bien adapté pour des services  exigeant en termes de latence.  Selon un mode de réalisation particulier, comme pour la technique d’adaptation rapide de lien,  l’estimation des  canaux directs peut être mise en œuvre pour  chaque  trame de données, pour un  groupe de quelques trames (inférieur à 10 trames par exemple), ou dès qu’une variation d’un canal  direct est détectée.   Les canaux directs peuvent notamment être estimés à partir d’au moins un signal de référence  reçu par ladite destination, et émis par lesdites sources et/ou lesdits relais.  Par exemple, un signal de référence peut être un signal de référence de sondage (en anglais  « Sounding Reference Signal » ou SRS, tels que définis dans la norme 3GPP LTE/NR). Notamment, de  tels signaux de référence peuvent être émis par les sources et/ou les relais, à réception d’une requête  de la destination. En particulier, une telle requête peut être diffusée par la destination dans un système  de communication OMAMRC préalablement à la transmission d’une première trame de données.  En variante, le signal de référence peut être un signal de référence de démodulation (en anglais  Demodulation Reference Signal » ou DMRS, tels que définis dans la norme 3GPP LTE/NR). Notamment,  de tels signaux de référence peuvent être transmis conjointement aux trames de données au cours de  la première phase de transmission ou de la phase de transmission coopérative d’une trame, et être  utilisés pour mettre à  jour  l’estimation des canaux directs  (i.e.  lorsqu’une première estimation des  canaux directs est disponible au niveau de la destination).  Selon un autre mode de réalisation particulier, comme pour la technique d’adaptation lente  de lien, l’obtention des statistiques des canaux indirects peut être mise en œuvre pour un ensemble  de  trames, par exemple une  centaine de  trames.  En effet,  une  telle  information CDI est  supposée  constante sur plusieurs centaines de trames.  En variante, les statistiques des canaux indirects peuvent être mise à jour dès qu’une variation  d’un canal indirect est détectée.   La  statistique  des  canaux  indirects  correspond  par  exemple  à  une  qualité  moyenne  (par  exemple un rapport signal à bruit moyen « SNR moyen », un rapport signal à bruit plus interférence  moyen « SINR moyen », etc). Par exemple,  la statistique de distribution de chaque lien indirect suit  une distribution gaussienne et ne dépend que d’un paramètre qui est le SNR. D’autres distributions  peuvent être envisagées, comme une distribution de Dirac. Dans ce cas, la statistique de distribution  de chaque lien  indirect suit une distribution de Dirac autour de la racine carrée des SNR associés à  chacun des canaux indirects.  Par exemple, les sources ou relais sur un lien indirect recevant un signal de référence peuvent  estimer le canal de transmission associé à ce lien indirect, puis déterminer une statistique associée à  ce lien indirect et remonter cette information à la destination.  En particulier, si une source ou un relai d’un lien indirect détecte un changement dans le canal  indirect, elle peut envoyer une notification à la destination signalant une modification d’au moins une  statistique d’un desdits canaux indirects. Une telle notification est par exemple de type « Event driven  CDI update ».  Ainsi,  la  destination  peut  mettre  en  œuvre  une  mise  à  jour  de  la  statistique  des  canaux  indirects à réception d’une telle notification.  Selon un mode de réalisation particulier,  ladite détermination de M débits à allouer aux M  sources met  en œuvre  une maximisation  d’une métrique  de  qualité  de  service  dudit  système  de  communication, connaissant l’estimation des canaux directs.  Une telle métrique de qualité de service est par exemple de type efficacité spectrale, BLER  (« Block Error Rate »), etc. Une maximisation de la qualité de service permet par exemple d’optimiser  le débit ou de diminuer la puissance d’émission des sources pour un même débit.  Par exemple, ladite maximisation s’exprime sous la forme :  ெ  
Figure imgf000010_0001
sous contrainte que : 
Figure imgf000011_0001
  avec :   S l’ensemble des sources,  une variable représentant le débit à allouer à la source
Figure imgf000011_0010
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e nombre de sous‐bandes allouées à la source i durant la première phase de transmission, 
Figure imgf000011_0008
’estimation des canaux directs,   est l’indication de coupure qui prend la valeur 1 si la source i n’est pas décodé correctement 
Figure imgf000011_0007
durant une trame,  
Figure imgf000011_0006
 le nombre de transmissions coopératives utilisées pendant la phase de transmission coopérative,  le nombre maximum de transmissions coopératives autorisées pendant la phase de transmission 
Figure imgf000011_0005
coopérative,   une moyenne du nombre de transmissions coopératives utilisées pendant la phase de 
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transmission coopérative, connaissant l’estimation des canaux directs, 
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une moyenne du nombre de messages transmis par  la source i non décodés par  la  destination à  l’issue de  la phase de  transmission  coopérative,  connaissant  l’estimation des  canaux  directs,    le  taux  d’erreur moyen  acceptable  par  rapport  à  une  qualité  de 
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service QoS, connaissant l’estimation des canaux directs.    Selon un mode de réalisation particulier,  ladite détermination de M débits à allouer aux M  sources met en œuvre un algorithme itératif basé sur la détermination d’un débit à allouer à la source  i, pour chaque 
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, en supposant les débits à allouer aux autres sources connus.  Par  exemple,  ladite  détermination  met  en  œuvre  un  algorithme  itératif  de  type  « Best  Response Dynamics ».  Un  tel  algorithme  permet  notamment  de  réduire  la  complexité  de  la  fonction  multi‐ dimensionnelle de maximisation.  En particulier, un tel algorithme itératif peut être initialisé en utilisant un algorithme de type  « Genie Aided ».  Selon un mode de réalisation particulier, la détermination des M débits à allouer aux M sources  est mise  en œuvre  conjointement  à  la  détermination  d’un  ordonnancement  optimisé  pour  ladite  trame.   On cherche alors à résoudre un problème joint d’optimisation de l’allocation des débits et de  l’allocation des ressources.  Selon un mode de réalisation particulier, la destination transmet auxdites sources au moins  une information représentative desdits débits (par exemple un schéma de modulation et codage (en  anglais « Modulation and Coding Scheme » ou MCS), un index d’un schéma de modulation et codage,  le débit lui‐même, etc).  Par exemple, une telle information est diffusée par la destination, ou transmise dans un canal  de  contrôle  spécifique  à  chaque  source  ou  commun  aux  différentes  sources.  En  particulier,  la  remontée des débits peut s’effectuer via des canaux de contrôle à débit très limité.  L’invention concerne également un nœud destination correspondant.  Un tel nœud destination est notamment adapté à mettre en œuvre le procédé de réception  décrit  précédemment.  Il  s’agit  par  exemple  d’une  station  de  base  ou  d’un  eNodeB.  Une  telle  destination  pourra  bien  sûr  comporter  les  différentes  caractéristiques  relatives  au  procédé  selon  l’invention, qui peuvent être combinées ou prises isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages  de la destination sont les mêmes que ceux du procédé décrit précédemment. Par conséquent, ils ne  sont pas détaillés plus amplement.  L’invention  a  en  outre  pour  objet,  un  système  comprenant 
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sources 
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, éventuellement L relai et une destination pour une mise en œuvre d’un 
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procédé de réception selon l’invention.  L’invention  concerne  encore  un  ou  plusieurs  programmes  d’ordinateur  comportant  des  instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de réception tel que décrit ci‐dessus lorsque ce ou  ces programmes sont exécutés par au moins un processeur.  Dans un mode de  réalisation particulier,  le  procédé de  réception  résulte d’une application  logicielle découpée en plusieurs applications logicielles spécifiques mémorisées dans les sources, dans  la destination et éventuellement dans les relais. L’exécution de ces applications logicielles spécifiques  est apte à la mise en œuvre du procédé de réception.  En particulier, l’invention a pour objet chacune des applications logicielles spécifiques sur un  ou plusieurs supports d'information, lesdites applications comportant des instructions de programme  adaptées à la mise en œuvre du procédé de réception lorsque ces applications sont exécutées par des  processeurs.  L’invention  a  en  outre  pour  objet  des  mémoires  configurées  comportant  des  codes  d’instructions correspondant respectivement à chacune des applications spécifiques.  4.  Liste des figures  D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture  de  la  description  suivante  d’un  mode  de  réalisation  particulier,  donné  à  titre  de  simple  exemple  illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :  ‐ la [Fig 1] illustre un exemple de système de communication de type OMAMRC dans lequel peut être  mis en œuvre l’invention ;  ‐  la  [Fig  2]  présente  les  principales  étapes mises  en œuvre par une destination  selon un mode de  réalisation de l’invention ;  ‐ la [Fig 3] illustre les informations échangées entre les sources/relais et la destination selon un mode  de réalisation de l’invention ;  ‐  la  [Fig  4]  illustre  un  exemple  d’allocation  de  débits  pour  les  sources  dans  un  système  de  communication de type OMAMRC ;  ‐  la  [Fig  5]  présente  la  structure  simplifiée  d’un  nœud  destination  selon  un  mode  de  réalisation  particulier.  5.  Description d’un mode de réalisation particulier   5.1  Principe général  L’invention se place dans le contexte d’un système de communication coopératif, mettant en  œuvre M sources, éventuellement L relais et une destination, avec  par exemple de 
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type OMAMRC.  La figure 1 illustre un exemple de système de communication de type OMAMRC dans lequel  peut être mis en œuvre l’invention, mettant en œuvre M sources 
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, relais et une 
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destination  d. Chaque source communique avec l’unique destination avec l’aide des autres sources  (en anglais  « user  cooperation »)  et  des  relais  qui  coopèrent. Une  source peut donc  se  comporter  comme  un  relais  quand  elle  n’émet  pas  son  propre  message.  La  destination  peut  remonter  des  informations aux sources et aux relais (« feedback »), par exemple dans des canaux de contrôle entre  la destination et chaque source ou relais (illustrés en pointillés sur la figure 1).  Les  M  sources  sont  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, avec 
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 et    Les  K  premiers  intervalles  de  temps  sont  donc  dédiés  à  une  première  transmission  des  messages des M sources.  Une sélection des M sources et des L relais est configurée pour transmettre, au cours d’une  deuxième phase de transmission coopérative, un signal représentatif d’au moins un des messages des  sources sur  intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence. Les T intervalles de temps 
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suivants les K premiers intervalles de temps sont donc dédiés à des transmissions incluant au moins  une transmission coopérative. Une transmission coopérative est soit une transmission par un relais  soit une  transmission par une source capable d’aider  la destination à décoder au moins une autre  source. Plus précisément, une transmission coopérative est une transmission par un nœud qui contient  des informations relatives à au moins un message d’un autre nœud. La transmission d’un relais est,  par nature, une transmission coopérative mais aussi la transmission d’une source (qui est capable de  coopération) qui inclut dans sa transmission des informations relatives à au moins un message d’une  autre  source.  La  coopération  des  nœuds  relais  assure  une  augmentation  de  la  fiabilité  des  transmissions.  Dans  un mode  de  réalisation  particulier,  les  nœuds  source  et  relais  fonctionnent  selon  un  mode  « full‐duplex ».  Chaque  nœud  full‐duplex  se  voit  ainsi  allouer  au moins  une  sous‐bande  de  fréquence et peut ainsi transmettre dans sa sous‐bande et écouter simultanément les autres nœuds  transmettant dans les autres sous‐bandes. En d’autres termes, en mode « full‐duplex », un nœud relais  peut écouter la transmission des autres nœuds (source, relais) à chaque intervalle de temps, même  quand il transmet, et un nœud source peut écouter la transmission des autres nœuds (source, relais)  à chaque intervalle de temps même quand il transmet.  Dans un autre mode de réalisation,  les nœuds source et relais fonctionnent selon un mode  « half‐duplex ». Selon ce mode « half‐duplex », un nœud relais peut écouter la transmission des autres  nœuds (source, relais) à chaque intervalle de temps quand il ne transmet pas, et un nœud source peut  écouter  la transmission des autres nœuds (source, relais) à chaque intervalle de temps quand il ne  transmet pas.  Pour chaque intervalle de temps,  il y a  ressources temps‐fréquence, avec Β le 
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nombre  de  sous‐bandes  disponibles  et  F   le  nombre  de  ressources  temps‐fréquence  associé  à  un  intervalle de temps par sous bande. Le nombre de ressources temps‐fréquence est supposé identique  pour chaque intervalle de transmission. Dans le cas d’une transmission avec une modulation OFDM,  un intervalle de temps peut correspondre à 7 symboles OFDM et une sous bande à 12 sous porteuses,  ainsi F=12*7 correspond au nombre de ressources élémentaires d’un bloc de ressources physiques (en  anglais « Physical Ressource Block », PBR) en LTE, et B est le nombre de PRB (sous bandes) disponibles  pour la bande de fréquence considérée.  Les  données  transmises  sur  les intervalles  de  temps  forment  une  trame  de  données.  
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Une  trame  est  donc  un  ensemble  d’intervalles  de  temps  consécutifs  utilisés  pour  la  transmission des messages des M sources selon un ordonnancement défini par la destination.   On peut ainsi considérer qu’une trame est composée d’une première phase de transmission  et d’une phase de transmission coopérative.  La première phase de transmission comprend   intervalles de temps, durant lesquels les 
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M  sources  peuvent  envoyer  leur  message  de  façon  orthogonale  en  utilisant  les  sous‐bandes  orthogonales en fréquence et/ou les intervalles de temps, sur une ou plusieurs sous‐bandes allouées  à chaque source. Si  ^^ ൌ 1, l’intervalle de temps
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 correspond à la première phase de transmission.  La phase de transmission coopérative comprend intervalles de temps. Pour un intervalle 
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de temps donné, un ordonnanceur alloue au moins une sous‐bande ou une bande
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 à un  nœud relais ou source, pour qu’il transmette vers la destination les redondances en fonction du ou  des messages reçus qu’il a correctement décodés (en anglais « decoding set »). En d’autres termes, à  chaque intervalle de temps  , la destination peut allouer au moins une sous‐bande à un 
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nœud (ou aucun nœud). Cette allocation de ressources peut être fixée pour une ou plusieurs trames  consécutives ou pour toutes les trames.  Ainsi, pendant cette phase de transmission coopérative, seuls les nœuds sélectionnés parmi  les sources et les relais transmettent, et leur transmission intervient sur la ou les sous‐bandes (ou la  bande, si B = 1) qui  leur sont respectivement allouées selon une partition déterminée pour chaque  intervalle courant. Ainsi, les partitions peuvent être différentes entre tous les intervalles de temps, y  compris le premier.   La sélection des nœuds et l’allocation des sous‐bandes sont classiquement mises en œuvre par  un ordonnanceur (« scheduler » en anglais), typiquement hébergé par la destination. Cette phase est  plus généralement appelée « allocation de ressources » ou ordonnancement.  Un cycle de transmission dure donc  intervalles de temps. La durée d’une trame ne 
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peut  dépasser  intervalles  de  temps,  où  ^^   correspond  au  nombre  maximum  de 
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transmissions coopératives autorisées pendant la phase de transmission coopérative
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A chaque intervalle de temps, aucune, une ou plusieurs sous‐bandes peuvent être allouées à un nœud.   Selon  l’invention,  l’orthogonalité  du  système de  communication  peut  être  obtenue  par  un  multiplexage temporel (TDM, avec reposant sur l’utilisation de plusieurs intervalles de temps 
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alloués  chacun  à  une  source  différente,  ou  par  un  multiplexage  fréquentiel 
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reposant sur l’utilisation de plusieurs bandes de fréquence allouées chacune à une source différente.  Par  la  suite,  par  souci  de  simplification,  on  suppose  que  le  nombre  de  sous‐bandes  B  est  supérieur ou égal au nombre de sources ou utilisateurs M, i.e., . On se place également dans le 
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contexte d’une première phase de transmission d’une trame mettant en œuvre un schéma d’accès  multiple orthogonal en fréquence FDM, i.
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 (FDM OMAMRC), selon lequel les nœuds,  sources  et  ^^  relais,  fonctionnent selon un mode full‐duplex qui  leur permet d’écouter sans  interférence  les  transmissions des autres nœuds.  Bien entendu, il s’agit d’un simple exemple illustratif et non limitatif. La généralisation à une  première phase de transmission mettant en œuvre intervalles de temps e
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se déduit 
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directement et sans ambiguïté, puisqu’elle s’apparente à une allocation de ressources sur BK sous‐ bandes pour la première phase de transmission.  Comme  déjà  indiqué,  la  transmission  d’une  trame  peut  être  précédée  d’une  phase  d’adaptation de lien, au cours de laquelle des débits sont alloués aux différentes sources. Par exemple,  on considère un ensemble  fini de débits  (ou de schémas de modulation et codage), et on alloue à  chaque source un débit parmi l’ensemble fini de débits.  L’invention concerne la phase d’adaptation de lien. Le principe général de l’invention repose  sur  la  connaissance  des  liens  directs  par  la  destination,  et  l’obtention  d’une  statistique  des  liens  indirects  par  la  destination,  pour  optimiser  l’adaptation  de  lien,  i.e.  l’allocation  de  débits  aux  différentes sources.   La figure 2 illustre les principales étapes mises en œuvre par l’invention, dans un système de  communication tel que décrit ci‐dessus.  Pour au moins une trame de données et l’ordonnancement associé, qui peut être choisi par la  destination,  la  destination d met  en œuvre  une  phase  initiale  d’adaptation  de  lien,  préalable  à  la  première phase de transmission de ladite trame.   La phase d’adaptation de lien comprend une étape d’estimation 21 des canaux de transmission  associés aux liens directs entre les sources et/ou relais et la destination, dits canaux directs 
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 Par  exemple, en référence à la figure 1,  les canaux directs que la destination peut directement estimer  sont les canaux 
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La phase d’adaptation de lien comprend également une étape d’obtention 22 des statistiques  des canaux de transmission associés aux liens indirects entre les sources et/ou relais et la destination,  dits  canaux  indirec Par  exemple,  en  référence  à  la  figure  1,  les  canaux 
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indirects sont les canaux
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En particulier, cette étape d’obtention 22 tient compte de l’estimation des canaux directs (puisqu’on  détermine une statistique uniquement pour les canaux indirects).  A partir de l’estimation des canaux directs
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et des statistiques des canaux indirects
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connaissant  la destination peut déterminer, au cours d’une étape de détermination 23, M débits 
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à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.  La  destination  peut  notamment  transmettre  aux  M  sources,  au  cours  d’une  étape  de  transmission 24, au moins une information représentative dudit au moins un débit.  La phase d’adaptation de lien est donc basée sur la connaissance des CSI des liens directs et  des CDI des liens indirects. Pour ce faire, la destination peut déterminer directement les CSI des liens  directs (par exemple pour une trame ou un groupe de quelques trames) et obtenir l’information CDI  des canaux indirects (reçue par exemple pour une centaine de trames). La destination n’a pas besoin  d’obtenir  les CSI des  liens  indirects, uniquement  les CDI des  liens  indirects (i.e.  les statistiques, par  exemple SNR, des liens qui évoluent très lentement dans le temps).  Comme on utilise une connaissance partielle des CSI (i.e. les CSI associés aux canaux directs),  on peut considérer que la solution proposée est de type adaptation de lien rapide FLA. Toutefois, la  quantité  d’informations  nécessaires  à  la  destination  est  fortement  diminuée  par  rapport  aux  techniques  d’adaptation  de  lien  rapide  selon  l’art  antérieur.  Une  telle  solution  est  par  exemple  nommée « adaptation de lien rapide avec connaissance partielle des CSI ».  En particulier, la phase d’adaptation de lien peut être mise en œuvre trame par trame, ou pour  un  groupe  de  quelques  trames,  avant  la  première  phase  de  transmission  d’une  trame.  Elle  peut  notamment être mise à jour lorsqu’une variation d’un canal direct ou indirect est détectée.  5.2  Description d’un mode de réalisation particulier  On présente ci‐après, en relation avec la figure 3, les informations échangées entre les nœuds  émetteurs (sources ou relais, s/r) et la destination (d) selon un mode de réalisation de l’invention.  Selon l’exemple illustré, si aucune transmission n’est en cours, la destination d peut diffuser  un message 31 requérant  la diffusion d’un signal de référence (« SRS request »). A réception de ce  message, les sources et/ou relais peuvent chacun émettre un signal de référence 32.  En exploitant les signaux de référence reçus (symboles pilotes du type DMRS 3GPP LTE/NR,  signaux de  références du  type SRS 3GPP LTE/NR, etc),  la destination peut  estimer directement  les  canaux de  transmission associés aux  liens directs  source vers destination et  relais  vers destination  (CSI), i.e. déterminer les gains des liens directs.  Concernant les liens indirects source‐source, relais‐relais, ou source‐relais, seules les sources  ou relais sur ces liens peuvent estimer les canaux de transmission associés, par exemple en exploitant  les signaux de référence reçus, de manière similaire à celle utilisée pour les liens directs. Par exemple,  une  source  ou  un  relais  peut  estimer  des métriques  /  statistiques  de  ces  liens  indirects  (CDI)  en  réception  en  considérant  une  adaptation  lente,  et  transmettre  ces  métriques  /  statistiques  à  la  destination à une cadence inférieure à celle de la phase d’adaptation de lien (par exemple toutes les  centaines de trames). En variante, la destination peut diffuser un message requérant l’obtention de  telles  métriques  (« CDI  request »),  et  recevoir  des  messages  de  retour  (« CDI  feedback »)  en  provenance  des  sources  /  relais  des  liens  indirects.  En  particulier,  les  sources  transmettent  à  la  destination  les  statistiques des  liens  source‐source ou  source‐relais,  et  les  relais  transmettent  à  la  destination les statistiques des liens relais‐relais.  A  partir  de  l’estimation  des  canaux  directs  et  des  statistiques  des  canaux  indirects,  la  destination peut déterminer les débits à allouer aux sources pour la transmission de la première trame.  Par  exemple,  la  destination  diffuse  des  informations  représentatives  des  débits  à  allouer  aux  différentes sources pour la transmission d’une première trame dans un message d’allocation de débits  33.   A réception de ce message d’allocation de débits 33, chaque source transmet ses données 34  en  utilisant  le  débit  obtenu  à  partir  du  message  d’allocation  de  débits  33.  Comme  détaillé  précédemment, les données des différentes sources forment la première trame, correspondant à une  première phase de transmission et une phase de transmission coopérative.  Selon un mode de réalisation particulier, les données 34 transmises par une source ou un relais  peuvent  porter  des  symboles  pilotes  (DMRS)  qui  peuvent  être  utilisés  pour  une  démodulation  cohérente du  signal  reçu à  la destination. De  tels  symboles peuvent notamment être utilisés pour  mettre à jour l’estimation des canaux directs à la destination.  Si la destination a décodé toutes les sources (i.e. tous les messages /données transmis par les  sources)  avant  ^^^^௫  (où  ^^^^௫  correspond  au  nombre  maximum  de  transmissions  coopératives  autorisées  pendant  la  phase  de  transmission  coopérative)  alors  la  destination  peut  envoyer  un  message ACK 35, déclenchant l’effacement des mémoires tampons des sources.  Les sources peuvent alors transmettre une deuxième trame.  L’estimation  des  canaux  directs  peut  notamment  être mise  à  jour,  par  exemple  suite  à  la  réception  de  symboles  pilotes.  Les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  en  revanche  rester  inchangées.   La destination peut alors déterminer les débits à allouer aux sources pour la transmission de  la deuxième trame à partir de l’estimation des canaux directs mise à jour et des statistiques des canaux  indirects, et transmettre ces informations dans un message d’allocation de débits 36.   A réception de ce message d’allocation de débits 36, chaque source transmet ses données 37  en  utilisant  le  débit  obtenu  à  partir  du  message  d’allocation  de  débits  36.  Comme  détaillé  précédemment, les données des différentes sources forment la deuxième trame, correspondant à une  première phase de transmission et une phase de transmission coopérative.  Si la destination n’a pas décodé toutes les sources (i.e. tous les messages /données transmis  par  les sources)  jusqu’à 
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  inclus), alors  les mémoires tampons des sources sont effacées  (par  exemple  sur  la  base  de  compteurs  /  timers  dédiés)  et  les  sources  peuvent  transmettre  une  troisième trame.  En particulier, au moins une partie des messages des sources transmis dans la deuxième trame  est perdue, puisque le nombre maximum de transmissions coopératives autorisées pendant la phase  de transmission coopérative est atteint sans que l’ensemble des sources soit décodé.  A  nouveau,  l’estimation  des  canaux  directs  peut  être mise  à  jour,  par  exemple  suite  à  la  réception  de  symboles  pilotes.  Les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  en  revanche  rester  inchangées.   La destination peut alors déterminer les débits à allouer aux sources pour la transmission de  la troisième trame à partir de l’estimation des canaux directs mise à jour et des statistiques des canaux  indirects, et transmettre ces informations dans un message d’allocation de débits 38.   A réception de ce message d’allocation de débits 38, chaque source transmet ses données 39  en utilisant le débit obtenu à partir du message d’allocation de débits 38, et ainsi de suite.  Comme indiqué ci‐dessus, les estimations des canaux directs peuvent être mises à jour pour  chaque trame, ou pour quelques trames. En revanche, les statistiques des canaux directs peuvent être  mises à jour à une cadence plus faible, par exemple de l’ordre de la centaine de trames.  Si  toutefois  une  source ou un  relais  détecte  un  changement  dans  la  statistique d’un  canal  indirect,  il peut notifier  la destination de ce changement, soit en transmettant à  la destination une  nouvelle  statistique  soit en  transmettant une notification, par exemple de  type « Event driven CDI  update ». A  réception d’une  telle notification,  la destination peut notamment diffuser un message  requérant l’obtention de nouvelles statistiques (« CDI request »), et recevoir des messages de retour  (« CDI feedback ») en provenance des sources / relais des liens indirects.   On décrit ci‐après un exemple de détermination des débits à allouer aux différentes sources,  permettant  de  maximiser  une  métrique  de  qualité  de  service  du  système  de  communication,  connaissant l’estimation des canaux directs.  Selon cet exemple, l’approche proposée repose sur une prédiction des performances basée  sur  des  considérations  de  théorie  de  l’information,  notamment  les  probabilités  de  coupure.  Cette  approche permet de prédire le résultat de la mise en œuvre d’un contrôle de parité (CRC check) sans  passer par la simulation de l’ensemble de la chaine d’émission (codage modulation) et de réception  (détection/démodulation,  décodage).  En  ceci,  elle  définit  une  abstraction  de  la  couche  physique.  Certains ajustements obtenus par simulation (appelé calibration dans le cadre des abstractions de la  couche  physique)  pour  un  schéma  de  codage  donné  peuvent  être  réalisés  en  introduisant  des  paramètres de pondération des informations mutuelles et/ou des SNR des liens.  Comme décrit ci‐dessus, l’adaptation de lien proposée tient compte de la connaissance de la  distribution (i.e. statistique de distribution) du canal sur les liens directs. En d’autres termes, pour des  CSI connues pour les liens directs, la destination peut déterminer les débits à allouer aux sources en  tenant compte des statistiques (CDI) des liens indirects.  On cherche par exemple à maximiser le débit moyen réel, c'est‐à‐dire le débit global sur un  ensemble de trames.  A titre de simplification de la description, les hypothèses suivantes sont faites par la suite sur  le système OMAMRC :  - les sources, les relais sont équipés d’une seule antenne d’émission ;  - les sources, les relais, et la destination sont équipés d’une seule antenne 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 
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 bits d’information de chaque source  i pour déterminer si un message est correctement décodé ou pas
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- les liens 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 de  intervalles de temps (avec 
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 selon l’exemple décrit), mais peuvent changer 
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indépendamment d’une trame à une autre.
Figure imgf000020_0004
 est un paramètre du système ;  - la qualité  instantanée du canal/lien direct en  réception  (CSIR Channel 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 informations utilisées pour estimer les canaux directs (signaux de référence par exemple)  sont transmises dans des canaux de contrôle unicast (d’une source ou d’un relais, vers la destination)  supposés sans erreur,  - les statistiques des canaux indirects sont également transmises dans des canaux de contrôle  unicast  (d’une  source  ou  d’un  relais,  vers  la  destination)  supposés  sans  erreur,  les  sources  transmettant  à  la  destination  les  statistiques  des  liens  source‐source  et  éventuellement  des  liens  source‐relais,  et  les  relais  transmettant  à  la  destination  les  statistiques  des  liens  relais‐relais  et  éventuellement des liens source‐relais,  - les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  être  transmises  à  la  destination  lorsqu’un  changement est détecté, ou par exemple toutes les centaines de trames.   On utilise par la suite les notations suivantes :  - si
Figure imgf000021_0002
 le nœud i sélectionné est une source i dénotée
Figure imgf000021_0016
; sinon et le nœud 
Figure imgf000021_0015
sélectionné est un relais
Figure imgf000021_0014
dénoté 
Figure imgf000021_0017
Figure imgf000021_0018
 est un vecteur de dimension B des nœuds sélectionnés pour l’intervalle de temps  t, pendant la première phase de transmission ou pendant la phase de transmission coopérative,  avec S  l’ensemble  des  sources 
Figure imgf000021_0022
l’ensemble  des  relais.  Le
Figure imgf000021_0019
  élément
Figure imgf000021_0020
du  vecteur 
Figure imgf000021_0021
désigne la sous‐bande et le nœud sélectionné actif (i.e. transmet) durant cet intervalle de  temps t dans cette sous‐bande 
Figure imgf000021_0013
’ordre dans le vecteur correspond à l’ordre des  sous‐bandes,  -   est  le vecteur de dimension M+L du nombre de  sous‐bandes allouées pour 
Figure imgf000021_0012
chaque nœud qui varie entre 0 (le nœud est inactif) et B (le nœud occupe toutes les sous bandes),  source  ou  relais,  pour  l’intervalle  de  temps  t,  pendant  la  première  phase  de  transmission  ou  pendant  la  phase  de  transmission  coopérative.  Le élément
Figure imgf000021_0025
,   du  vecteur  ^^௧  désigne  le 
Figure imgf000021_0024
nombre de sous‐bandes allouées au nœud i à l’intervalle de temps 
Figure imgf000021_0023
. La somme  des éléments composants le vecteur est égale à B le nombre de sous‐bandes, 
Figure imgf000021_0027
-  est la réalisation des canaux de transmission associés aux liens directs entre les sources/relais 
Figure imgf000021_0011
et la destination et   - la réalisation des canaux de transmission associés aux liens indirects entre les sources, entre 
Figure imgf000021_0010
les relais, et entre les sources et les relais.  Une réalisation est la valeur prise pour un tirage aléatoire à partir d’une statistique.   Une  estimation  de  canal  estime  une  réalisation  de  canal,  qui  est  aussi  un  CSI.  Les  termes  « estimation »  ou  « réalisation »  sont  donc  considérés  comme  équivalents  par  la  suite,  et  utilisés  indifféremment.   En utilisant  le théorème de  l’espérance totale,  i.e., on obtient un débit 
Figure imgf000021_0009
moyen  sur le canal global de transmission tel que : 
Figure imgf000021_0026
Figure imgf000021_0001
Selon  l’invention,  on  propose  une  nouvelle  stratégie  d’allocation  de  débit
Figure imgf000021_0004
(adaptation de lien rapide avec connaissance partielle des CSI), qui ne dépend pas de la réalisation 
Figure imgf000021_0005
 mais qui change pour chaque réalisation   Ainsi,  le débit alloué à chaque source, noté
Figure imgf000021_0007
Figure imgf000021_0003
 ne change pas avec l’espérance conditionnelle
Figure imgf000021_0006
Figure imgf000021_0008
Pour maximiser  le  débit moyen
Figure imgf000022_0003
  la  destination  peut  sélectionner  pour  chaque  trame  (d’où  la  dénomination adaptation de lien rapide), les débits à allouer aux sources pour maximiser la variable  interne : 
Figure imgf000022_0001
  connaissant  la  réalisation    On  peut  utilise
Figure imgf000022_0005
omme  approximation  de   qui 
Figure imgf000022_0004
Figure imgf000022_0010
correspond à l’efficacité spectrale globale connaissant est l’efficacité spectrale globale par 
Figure imgf000022_0009
trame connaissant et ainsi   pour obtenir  le débit
Figure imgf000022_0008
par trame,  la destination cherche donc à 
Figure imgf000022_0006
déterminer  la  variable  interne ,  en  utilisant  d’une  part  les  CDI  des  liens  indirects,  et 
Figure imgf000022_0007
d’autre part les CSI des liens directs.  L’efficacité spectrale globale basée sur la connaissance des CSI des liens directs peut s’écrire :  ெ  
Figure imgf000022_0002
ement  de  coupure  individuel  égal  à  1  pour  la  source  i,  basée  sur  la  distribution  des  probabilités  des  liens  indirects  connaissant les CSI des liens directs.   Notamment, selon  l’exemple  illustré en figure 4, on considère que  les  liens directs sont  les  liens
Figure imgf000022_0011
et les liens indirects sont les liens 
Figure imgf000022_0012
Figure imgf000022_0013
Les  liens  directs  représentent  les  réalisations  du  canal  qui  sont  fixes,  sur  lesquelles  on  détermine  une  CSI,  et  les  liens  indirects  les  réalisations  du  canal  sur  lesquelles  on  détermine  une  statistique.  Dans  l’expression de  la variable d’espérance  interne 
Figure imgf000022_0014
,  l’allocation de débit est donnée  pour une réalisation connue des canaux directs, comme illustré en figure 4. Ainsi, connaissant les liens  directs et des statistiques sur les liens indirects, on obtient
Figure imgf000022_0015
Ensuite, le débit moyen ^ peut être déterminé en tenant compte de 
Figure imgf000022_0016
l’espérance  ^ sur les réalisations des liens directs. 
Figure imgf000022_0017
L’efficacité  spectrale  basée  sur  une  connaissance  des  CSI  des  liens  directs  peut  donc  être  exprimée sous la forme d’une équation à plusieurs variables, fonction des débits de chaque source et  des  vecteurs  d’allocation  ^^௧  pour  chaque  intervalle  de  temps  t  pour  la  phase  de  transmission  coopérative. L’efficacité spectrale dépend donc de la sélection des nœuds et de l’allocation des sous‐ bandes.  L’allocation  des  débits  (i.e.  la  détermination  des  débits  à  allouer  aux M  sources)  visant  à  atteindre la meilleure efficacité spectrale met donc en œuvre une maximisation d’une métrique de  qualité de service du système de communication avec ou sans contrainte par source. 
Figure imgf000023_0006
Dans  le  cas  général  d’une  contrainte  de  qualité  de  service  par  source,  elle  peut  par  exemple,  en  utilisant   s’exprimer sous la forme :  ெ  
Figure imgf000023_0001
sous contrainte que  , pour tout i appartenant à  S,  
Figure imgf000023_0007
avec :    
Figure imgf000023_0002
et  ^^^ ^^ு| ^^ௗ^^^  la  probabilité  jointe  de  réalisation  du  canal  global  pour  tous  les  liens  du  système,  conditionnée à la connaissance CSI des canaux directs.  Si l’on suppose que les réalisations  ^^^^ௗ  et  ^^ௗ^^  sont indépendantes, on obtient :   
Figure imgf000023_0003
où :  est  le bloc d’information mutuelle d’évanouissement du nœud  ^^ à  la destination  ^^ pour les 
Figure imgf000023_0008
sous‐bandes allouées au nœud  ^^ à l’intervalle de temps  ^^ ∈ ^1, .. , ^^௨^^ௗ^  
Figure imgf000023_0004
  représente  un  ensemble  de  sources  interférentes,  ∧ représente le « et » logique,  ^ représente les crochets d’Iverson i.e. qui donne la valeur 1 si l’événement  ^^ est satisfait et la valeur 
Figure imgf000023_0009
0 si non,  La condition permet d’assurer que le nœud iconsidéré à l’intervalle de temps   comprend 
Figure imgf000023_0013
Figure imgf000023_0012
au moins un nœud du sous‐ensemble 
Figure imgf000023_0010
dans son ensemble de décodage 
Figure imgf000023_0005
    (i.e.  l’intersection  entre  l’ensemble de sources correctement décodées par  le nœud
Figure imgf000023_0014
à  l’intervalle de  temps
Figure imgf000023_0011
et  l’ensemble n’est pas vide), et que le nœud i considéré à l’intervalle de temps  l n’a décodé aucun  nœud interférent (i.e. l’intersection entre l’ensemble de sources correctement décodées par le nœud  i à l’interval
Figure imgf000023_0015
 et l’ensemble de sources interférentes est vide).   D’un point de vue analytique, un événement de coupure se produit si le vecteur des débits de  ces sources n’est pas compris dans la région de capacité MAC (en anglais « Multiple Access Channel »,  en français « canal d’accès multiple ») correspondante.  L’annexe 1 présente plus en détail les événements de coupure.  Pour déterminer les débits
Figure imgf000024_0004
à allouer aux différentes sources, on doit donc résoudre  un problème d’optimisation à plusieurs variables, en cherchant à maximiser une métrique de qualité  de service du système de communication comme présentée ci‐dessus.  Selon un mode de réalisation particulier, il est possible de simplifier l’équation ci‐dessus, pour  s’affranchir du calcul de l’intégrale pour l’événement de coupure   tenant compte de la réalisation 
Figure imgf000024_0005
du canal  ^ en utilisant une méthode de simulations de Monte‐Carlo. 
Figure imgf000024_0008
Ainsi, l’expression de l’événement de coupure 
Figure imgf000024_0006
 tenant compte de la réalisation du canal  peut s’exprimer sous la forme approchée suivante : 
Figure imgf000024_0007
 
Figure imgf000024_0001
où   est une réalisation du canal  ^^ basée sur la distribution des probabilités des liens indirects.  Cette expression peut encore être simplifiée par la coupure due à l’inégalité du débit somme   
Figure imgf000024_0002
En variante, il est possible de supposer que la distribution statistique de chaque lien indirect  suit une distribution de Dirac indépendante autour de la racine carré des SNR de chaque lien indirect  en faisant l’hypothèse d’une variance du bruit égale à 1 (bruit blanc additif gaussien), au lieu de calculer  l’équation ci‐dessus. Par exemple, la distribution du canal ℎ^,^ dont le SNR est  ^^^,^ est approximée par 
Figure imgf000024_0003
  Une telle variante peut réduire légèrement les performances du système de communication,  mais offre une solution pour simplifier la complexité de l’algorithme d’allocation de débits.   On note par ailleurs qu’on a supposé jusqu’à présent une sélection des nœuds et allocation  des sous‐bandes connues, i.e. un ordonnancement connu de la destination.  Or comme indiqué ci‐dessus, l’efficacité spectrale dépend notamment de la sélection des 
Figure imgf000024_0009
nœuds et de l’allocation des sous‐bandes.  Ainsi,  selon  un  mode  de  réalisation  particulier,  les  problèmes  d’allocation  des  débits  aux  sources et de sélection des nœuds peuvent être résolus conjointement.  En  particulier,  on  constate  qu’un  vecteur  ^^௧,  représentant  les  nœuds  sélectionnés  pour  l’intervalle de temps t, dépend des débits alloués aux sources et des vecteurs représentant les nœuds  sélectionnés pour au moins un intervalle de temps précédent.  On considère par exemple que la stratégie de sélection des nœuds est basée sur une métrique  de sélection de type bloc d’information mutuelle d’évanouissement.   On souhaite sélectionner le vecteur qui donne la plus grande information mutuelle, pour la  phase de transmission coopérative.  Le vecteur sélectionné pour la phase de transmission coopérative peut s’écrire :   
Figure imgf000025_0001
avec  ^^௧ l’ensemble de toutes les allocations possibles  ^^௧, qui correspond à l’activation des nœuds qui  peuvent aider la destination à l’intervalle de temps  ^^, ^^ ് 0 (« round »).  On souhaite également sélectionner le vecteur qui donne la plus grande information mutuelle,  pour  la première phase de  transmission.  Toutefois,  pour  la première phase de  transmission d’une  trame, on souhaite allouer des sous‐bandes uniquement aux sources, en allouant au moins une sous‐ bande par source.   Le vecteur sélectionné pour la première phase de transmission peut alors s’écrire :   
Figure imgf000025_0002
avec  ^^௧  un sous‐ensemble de  ^^௧ comprenant les vecteurs associés aux sources, à l’intervalle de temps  ^^ ൌ 0.  Selon une première  approche,  une  recherche exhaustive peut  être mise en œuvre pour  la  résolution conjointe des problèmes d’allocation de débits et de sélection des nœuds.  Une  telle  approche  étant  particulièrement  complexe  et  coûteuse,  on propose  ci‐après  des  approximations.   Selon une deuxième approche, un algorithme de type BRD (« Best‐Response Dynamic ») peut  être utilisé. Un tel algorithme est notamment présenté en annexe 2.  Selon cette approche, plutôt que résoudre conjointement les problèmes d’allocation de débit  et de sélection des vecteurs, on cherche une solution pour chaque utilisateur / source de manière  itérative.  En  d’autres  termes,  une  solution  sous‐optimale  pour  l’algorithme  BRD  est  basée  sur  la  détermination d’un débit optimal pour un utilisateur / source pour un intervalle de temps donné, en  considérant que les autres utilisateurs / sources sont inactifs, i.e. n’émettent pas de données.   Cet  algorithme  est  répété  successivement  pour  chaque  utilisateur  /  source,  puis  pour  l’ensemble des utilisateurs / sources, jusqu’à atteindre un point de convergence, au‐delà duquel tout  changement dans un débit alloué à un utilisateur  /  source conduit à une diminution de  l’efficacité  spectrale.   Classiquement,  l’algorithme BDR  comprend deux  phases :  une  phase  d’initialisation  et  une  phase de correction itérative.  Au cours de la phase d’initialisation, on alloue des valeurs de débits initiaux aux différentes  sources.  Différentes  techniques  peuvent  être  mises  en  œuvre  pour  la  phase  d’initialisation :  initialisation aléatoire (« random initialization »), initialisation à partir d’une valeur fixe (« fixed value  initialization »), initialisation de type « Genie Aided », etc.   En particulier, l’initialisation selon l’approche « Genie Aided » permet d’allouer un débit à une  source sans tenir compte des débits alloués aux autres sources. Pour ce faire, pour le calcul du débit  initial alloué à une source, on fait l’hypothèse que les messages transmis par les autres sources sont  connus de  tous  les autres nœuds  (source ou  relais). En conséquence,  les  sources n’interférent pas  entre  elles.  Une  autre  hypothèse  peut  être  faite  sur  l’allocation  des  ressources,  par  exemple  en  considérant une approche aléatoire. L’annexe 3 présente notamment un exemple d’initialisation des  valeurs de débits initiaux pour les différentes sources selon l’approche « Genie Aided ».  Comme indiqué ci‐dessus, d’autres techniques peuvent être mises en œuvre pour  la phase  d’initialisation. En particulier, la mémoire des sources peut être utilisée, en utilisant par exemple les  débits alloués aux différentes sources pour la transmission d’une trame précédente, pour initialiser  l’algorithme itératif de détermination des débits pour la transmission d’une trame courante. En effet,  il  est  probable  que  le  canal  global  de  transmission  varie  peu  entre  la  transmission  d’une  trame  précédente et la transmission d’une trame courante, ce qui signifie que l’allocation des débits pour la  trame courante devrait être assez proche de l’allocation des débits pour la trame précédente.  Quelle que soit la technique utilisée pour la phase d’initialisation, le choix d’un bon point de  départ permet de faire converger l’algorithme BRD plus rapidement.  Au cours de la phase de correction, les débits obtenus à l’itération précédente sont mis à jour,  en cherchant à optimiser les performances du système de communication (i.e. l’efficacité spectrale).  5.3  Structure simplifiée de la destination  On  présente  finalement,  en  relation  avec  la  figure  5,  la  structure  simplifiée  d’un  nœud  destination selon au moins un mode de réalisation décrit ci‐dessus.   Comme  illustré  en  figure  5,  une  telle  destination  comprend  au  moins  une  mémoire  51  comprenant une mémoire tampon, au moins une unité de traitement 52, équipée par exemple d’une  machine de calcul programmable ou d’une machine de calcul dédiée, par exemple un processeur P, et  pilotée par  le programme d’ordinateur 53, mettant en œuvre des étapes du procédé de réception  selon au moins un mode de réalisation de l’invention.  A  l’initialisation,  les  instructions de  code du programme d’ordinateur 53  sont par  exemple  chargées dans une mémoire RAM avant d’être exécutées par le processeur de l’unité de traitement  52.   Le processeur de l’unité de traitement 52 met en œuvre des étapes du procédé de réception  décrit précédemment, selon les instructions du programme d’ordinateur 53, pour :  ‐ estimer des canaux de transmission associés aux liens directs entre lesdites sources et/ou relais et  ladite destination, dits canaux directs,   ‐ obtenir des statistiques des canaux de transmission associés aux liens indirects entre lesdites sources  et/ou relais et ladite destination, dits canaux indirects,   ‐ déterminer, à partir desdites statistiques des canaux indirects et estimations desdits canaux directs,  M débits à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.       
ANNEXE 1  L’indication d’événement de coupure individuelle ^ de la source 
Figure imgf000028_0026
s après l’intervalle t (round t) de transmission dépend du vecteur  ^^௧ de sélection des nœuds, du vecteur   d’allocation de sous‐bandes et du jeu
Figure imgf000028_0006
,  de sources décodées à la fin de l’intervalle précédent,  t‐1. Il est en outre conditionnel de la connaissance des réalisations du canal des liens directs  (des 
Figure imgf000028_0009
gains du canal) ainsi que d  désigne le jeu des vecteurs  de sélection (donc des nœuds 
Figure imgf000028_0008
Figure imgf000028_0010
sélectionnés)  et  des  vecteurs  d’allocation  avec  leur  jeu  de  sources    décodées 
Figure imgf000028_0001
  associé 
Figure imgf000028_0021
déterminés pour les intervalles (rounds) 
Figure imgf000028_0022
précédant l’intervalle  et le jeu  ^
Figure imgf000028_0002
 de 
Figure imgf000028_0007
sources décodées par la destination. Il faut noter que est le vecteur de sélection des nœuds source 
Figure imgf000028_0023
transmettant pendant la première phase de transmission, que  est le vecteur d’allocation de sous‐
Figure imgf000028_0024
bandes allouées pour chaque source pendant la première phase de transmission et que est le jeu 
Figure imgf000028_0018
de sources décodées par la destination à l’issue de la première phase.  L’indication d’événement de coupure commune  pour le sous 
Figure imgf000028_0012
jeu de sources  après l’intervalle de temps t (round t) est l’événement qu’au moins une source du  sous‐jeu n’est pas décodée correctement par la destination à la fin de cet intervalle t. Par la suite,  les dépendances de  ^^^,௧ି^
Figure imgf000028_0003
 sont omises pour simplifier les notations. On note
Figure imgf000028_0013
Figure imgf000028_0019
, le jeu des sources non décodées avec succès par la destination à la fin de l’intervalle de temps  t (round 
Figure imgf000028_0020
D’un point de vue analytique, l’indication d’événement de coupure commune d’un sous jeu 
Figure imgf000028_0017
de sources intervient i.e. est satisfait si le vecteur des débits de ces sources n’est pas compris dans la  région de capacité MAC correspondante.  Ainsi, pour un sous‐jeu de sources   donné, pour un vecteur  candidat de nœuds 
Figure imgf000028_0011
Figure imgf000028_0025
sélectionnés  et  le  vecteur  ^^௧   d’allocation  de  sous‐bandes  correspondant,  cet  événement  peut  s’exprimer sous la forme : 
Figure imgf000028_0004
     traduit  le non‐respect de  l’inégalité MAC associée au débit somme des sources contenues  dans  ^^ : 
Figure imgf000028_0005
avec  ^ ^^  l’index d’intervalle de  temps  (round) de  la deuxième phase avec  la convention que
Figure imgf000028_0015
correspond à la fin de la première phase (phase de transmission),
Figure imgf000028_0016
^ ^^ l’index correspondant au nœud source,
Figure imgf000028_0014
^  l’index correspondant à n’importe quel nœud (source et relais), 
Figure imgf000029_0006
^ ,   le nombre de sous‐bandes allouées au nœud  i pour  l’intervalle de  temps (round) 
Figure imgf000029_0008
Figure imgf000029_0007
Figure imgf000029_0009
^ le nombre de sous‐bandes allouées à la source   par la destination pour la 
Figure imgf000029_0022
Figure imgf000029_0005
première phase,    
Figure imgf000029_0001
 avec  ^^ ൌ ^ഥ^ \ ^^  représente  le  jeu  de  sources  interférentes   vaut  un  si  d’une  part 
Figure imgf000029_0032
Figure imgf000029_0031
l’intersection entre le jeu de sources correctement décodées par le nœud i à l’intervalle 
Figure imgf000029_0026
et  l’ensemble
Figure imgf000029_0023
n’est  pas  vide  et  d’autre  part  l’intersection  entre  le  jeu  de  sources  correctement décodées par le nœud
Figure imgf000029_0025
 à l’intervalle
Figure imgf000029_0024
 et le jeu de sources interférentes est  vide,  ^ ∧ représente le « et » logique,  représente les crochets d’Iverson i.e. qui donne la valeur 1 si l’événement  P est satisfait et 
Figure imgf000029_0029
la valeur 0 si non,   le bloc d’information mutuelle d’évanouissement du nœud i à la destination  dpour les 
Figure imgf000029_0028
Figure imgf000029_0027
sous‐bandes allouées au nœud i à l’intervalle de temps
Figure imgf000029_0030
  
Figure imgf000029_0002
mutuelle entre le nœud 
Figure imgf000029_0003
 auquel est allouée la sous‐bande  f à  l’intervalle  de  temps  (round)    et  la  destination  d.  L’information  mutuelle 
Figure imgf000029_0010
dépend de la puissance transmise sur la sous‐bande du canal i.e  entre le nœud a^,^ et la 
Figure imgf000029_0011
destination 
Figure imgf000029_0017
avec
Figure imgf000029_0018
la puissance totale de ce nœud. Si  le nœud i n’est pas sélectionné à  l’intervalle de temp  alors le bloc d’information mutuelle est nul. 
Figure imgf000029_0019
Figure imgf000029_0016
^ le bloc d’information mutuelle d’évanouissement de la source  s à la destination pour 
Figure imgf000029_0020
Figure imgf000029_0014
Figure imgf000029_0021
donnés, à l’intervalle de temps correspondant à la phase de transmission(première  phase),  ^
Figure imgf000029_0012
  est  le  débit  utilisé  pendant  la  première  phase  avec  le 
Figure imgf000029_0013
nombre de bits d’information utile transmise sur
Figure imgf000029_0015
utilisations de canal.  Par la suite l’évènement de coupure pour une source donné s est défini sous la forme :   
Figure imgf000029_0004
qui est par définition l’intersection de tous les évènements de coupure commun correspondant à un  jeu de sources   ^^ incluant la source s.  Une source s est en coupure si et seulement il n’existe aucun  jeu de sources  Β la comprenant qui puisse être associé à un décodage sans erreur,
Figure imgf000030_0002
vien  
Figure imgf000030_0001
Cet indication d’événement de coupure indique si une source est décodée sans erreur
Figure imgf000030_0004
( 0) ou si elle est en coupure^  Cette approche permet de prédire  le résultat de la mise en 
Figure imgf000030_0003
œuvre d’un contrôle de parité (CRC check) sans passer par la simulation de l’ensemble de la chaine  d’émission (codage modulation) et de réception (détection/démodulation, décodage).   En ceci, elle  définit une abstraction de la couche physique. Certains ajustements obtenus par simulation (appelé  calibration dans le cadre des abstractions de la couche physique) pour un schéma de codage donné  peuvent  être  réalisés  en  introduisant  des  paramètres  de  pondération  des  informations mutuelles  et/ou des  SNR des liens.     
ANNEXE 2 ‐ Algorithme GA  Algorithme 1 – Simulations de Monte‐Carlo pour fixer la valeur initiale de la source s en utilisant une  approche du type « Genie Aided » (GA): 
Figure imgf000031_0001
Figure imgf000032_0001
ANNEXE 3: Algorithme BRD  Algorithme 2 – algorithme « Best response dynamics» (BRD) (Dynamique de meilleure réponse) 
Figure imgf000033_0001
  Algorithme  3  ‐  Simulations  de  Monte‐Carlo  pour  déterminer  l’efficacité  spectrale  et  le  utilisé dans l’algorithme BRD (étape 8): 
Figure imgf000033_0003
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000034_0002
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000036_0001
   

Claims

REVENDICATIONS  1. Procédé de réception d’au moins une trame de données, dans un système de communication  mettant  en œuvre M  sources,  éventuellement  L  relais  et  une  destination,  avec 
Figure imgf000037_0001
, lesdites  M  sources  étant  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, avec et 
Figure imgf000037_0002
 et une sélection desdites M sources et desdits L relais étant configurée 
Figure imgf000037_0003
pour  transmettre,  au  cours  d’une  phase  de  transmission  coopérative,  un  signal  représentatif  d’au  moins un desdits messages sur  intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, selon un 
Figure imgf000037_0004
ordonnancement choisi par ladite destination,    les données transmises sur lesdits intervalles de temps formant une trame de données,  
Figure imgf000037_0005
caractérisé  en  ce  que  ladite  destination met  en œuvre,  pour  au moins  une  trame  de  données  et  l’ordonnancement associé, une phase initiale d’adaptation de lien, préalable à ladite première phase  de transmission de ladite trame, comprenant :    ‐ l’estimation (21) des canaux de transmission associés aux liens directs entre lesdites sources et/ou  relais et ladite destination, dits canaux directs,    ‐ l’obtention (22) des statistiques des canaux de transmission associés aux liens indirects entre lesdites  sources et/ou relais et ladite destination, dits canaux indirects,    ‐ la détermination (23), à partir desdites statistiques des canaux indirects et estimations desdits canaux  directs, de M débits à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite estimation des canaux directs  est mise en œuvre pour chaque trame de données.  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits canaux  directs sont estimés à partir d’au moins un signal de référence reçu par ladite destination, et émis par  lesdites sources et/ou lesdits relais.  4. Procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  3,  caractérisé  en  ce  que  lesdites  statistiques  des  canaux  indirects  suivent  une distribution de Dirac  autour  de  la  racine  carrée d’un  rapport signal‐à‐bruit du canal indirect correspondant.  5. Procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  4,  caractérisé  en  ce  que  ladite  obtention des statistiques des canaux indirects est mise en œuvre pour un ensemble de trames de  données.  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qu’il comprend la réception d’une  notification de modification d’au moins une statistique d’un desdits canaux indirects, et une mise à  jour desdites statistiques.     36 7. Procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  6,  caractérisé  en  ce  que  ladite  détermination de M débits à allouer aux M sources met en œuvre une maximisation d’une métrique  de qualité de service dudit système de communication, connaissant l’estimation des canaux directs.  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite maximisation s’exprime sous la  forme :      
Figure imgf000038_0001
avec :      l’ensemble des sources ;     une variable représentant le débit à allouer à la source
Figure imgf000038_0002
 le nombre de sous‐bandes allouées à la source i durant la première phase de transmission,   l’estimation des canaux directs,   
Figure imgf000038_0005
Figure imgf000038_0004
le nombre de transmissions coopératives utilisées pendant la phase de transmission coopérative,   le nombre maximum de transmissions coopératives autorisées pendant la phase de transmission 
Figure imgf000038_0003
coopérative,   
Figure imgf000038_0006
une moyenne du nombre de transmissions coopératives utilisées pendant la phase de  transmission coopérative, connaissant l’estimation des canaux directs,     une moyenne du nombre de messages transmis par  la source i non décodés par  la 
Figure imgf000038_0007
destination à  l’issue de  la phase de  transmission  coopérative,  connaissant  l’estimation des  canaux  directs,     le  taux  d’erreur moyen  acceptable  par  rapport  à  une  qualité  de 
Figure imgf000038_0008
service QoS, connaissant l’estimation des canaux directs.  9. Procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  8,  caractérisé  en  ce  que  ladite  détermination de M débits à allouer aux M sources met en œuvre un algorithme itératif basé sur la  détermination d’un débit à allouer à la source i, pour chaque
Figure imgf000038_0009
 en supposant les débits à  allouer aux autres sources connus.  10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit algorithme itératif est initialisé en  utilisant un algorithme de type « Genie Aided ».  11. Procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  10,  caractérisé  en  ce  que  ladite  détermination  de  M  débits  à  allouer  aux  M  sources  est  mise  en  œuvre  conjointement  à  la  détermination d’un ordonnancement optimisé pour ladite trame.   12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’il comprend la  transmission auxdites sources d’au moins une information représentative desdits débits à allouer aux  M sources.  13. Destination d’au moins une trame de données, dans un système de communication mettant  en œuvre M sources, éventuellement L relais et ladite destination, avec  ^
Figure imgf000039_0008
lesdites  M  sources  étant  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence, avec
Figure imgf000039_0005
1 et  et une sélection desdites M sources et desdits L relais étant configurée pour 
Figure imgf000039_0002
transmettre, au cours d’une phase de transmission coopérative, un signal représentatif d’au moins un  desdits  messages  sur intervalles  de  temps  et  B  sous‐bandes  de  fréquence,  selon  un 
Figure imgf000039_0003
ordonnancement choisi par ladite destination,     les données transmises sur lesdits intervalles de temps formant une trame de données, 
Figure imgf000039_0004
caractérisé en ce que ladite destination comprend au moins un processeur configuré pour mettre en  œuvre,  pour  au  moins  une  trame  de  données  et  l’ordonnancement  associé,  une  phase  initiale  d’adaptation de lien, préalable à ladite première phase de transmission de ladite trame, comprenant :  ‐ estimer des canaux de transmission associés aux liens directs entre lesdites sources et/ou relais et  ladite destination, dits canaux directs,     ‐ obtenir des statistiques des canaux de transmission associés aux liens indirects entre lesdites sources  et/ou relais et ladite destination, dits canaux indirects,     ‐ déterminer, à partir desdites statistiques des canaux indirects et estimations desdits canaux directs,  M débits à allouer aux M sources pour la transmission de ladite trame de données.  14. Programme d’ordinateur comportant des  instructions pour  la mise en œuvre d’un procédé  selon  l'une  quelconque  des  revendications  1  à  12  lorsque  ce  programme  est  exécuté  par  un  processeur.  15. Système  comprenant  M  sources 
Figure imgf000039_0001
  éventuellement  L  relais  et  une 
Figure imgf000039_0007
destination
Figure imgf000039_0006
( ), , ,  pour  une  mise  en  œuvre  d’un  procédé  de  réception  selon  l’une  quelconque des revendications 1 à 12.     
PCT/FR2021/052423 2020-12-24 2021-12-21 Procede de reception d'au moins une trame de donnees dans un systeme omamrc, destination, programme d'ordinateur et systeme correspondants WO2022136798A1 (fr)

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