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EP3977630A1 - Procede de determination d'au moins un precodeur pour un dispositif emetteur au moyen d'un dispositif emetteur - Google Patents

Procede de determination d'au moins un precodeur pour un dispositif emetteur au moyen d'un dispositif emetteur

Info

Publication number
EP3977630A1
EP3977630A1 EP20726442.5A EP20726442A EP3977630A1 EP 3977630 A1 EP3977630 A1 EP 3977630A1 EP 20726442 A EP20726442 A EP 20726442A EP 3977630 A1 EP3977630 A1 EP 3977630A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
matrix
regulatory
directions
overshoot
constraint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20726442.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Raphaël Visoz
Dinh Thuy Phan Huy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
Orange SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orange SA filed Critical Orange SA
Publication of EP3977630A1 publication Critical patent/EP3977630A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H04B7/046—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account
    • H04B7/0465—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting taking physical layer constraints into account taking power constraints at power amplifier or emission constraints, e.g. constant modulus, into account
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0634—Antenna weights or vector/matrix coefficients

Definitions

  • the present invention belongs to the general field of telecommunications and in particular to the field of wireless communications implemented on radio type networks such as mobile networks (eg 3G, 4G, 5G, etc.), WiFI (Wireless Fidelity), etc.
  • radio type networks such as mobile networks (eg 3G, 4G, 5G, etc.), WiFI (Wireless Fidelity), etc.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • a precoder For a transmitter device belonging to a wireless communication system and comprising a plurality of transmitting antennas, it is known to use a precoder making it possible to transmit simultaneously, to a receiver device belonging to the same system , one or more data streams via the various transmitting antennas of the transmitting device.
  • a precoder is based on the knowledge by the transmitting device of the propagation channel (or transmission channel) which separates it from the receiving device. It allows the transmitter device to deliver data to the receiver device with high spectral efficiency thanks to the formation of beams (also called “beamforming” in the English literature) transporting the data streams.
  • Each precoder is further designed so that the output of
  • a criterion determined operating mode such as for example a data transmission quality of service criterion (maximization of the throughput or of the power received at the level of the receiving device, absence of interference between time symbols at the level of the receiving device, etc.) , or a network spectral efficiency criterion taking into account interference generated on other users, or a network energy efficiency criterion, etc.
  • a precoders are for example those of the zero forcing type (or ZF for “Zero Forcing” in English), those of the maximum ratio transmission type (or MRT for “Maximum Ratio Transmission” in English), those carrying out training. clean beams (or “eigenbeamforming” in English), those carrying out a formation of beams by decomposition into eigenvalues (or “SVD” for “Singular Value Decomposition” in English), and so on.
  • an exposure limit is associated with a regulatory distance from the transmitting device, typically imposed by geographical implementation constraints of the transmitting device and defined by an entity in charge of the management of the transmission system. communication (for example a telephone operator). In this way, it is possible to define a regulatory zone around the emitting device beyond which an exposure limit must not be exceeded.
  • FIG. 1A represents schematically, in a sectional view
  • a data stream transmission mode between a transmitter device 2 and a receiver device 3 this transmission being optimized with regard to an operating criterion determined using a precoder.
  • FIG. 1A corresponds more particularly to a superposition of two representations respectively associated with distinct physical quantities, namely:
  • FIG. 1A also illustrates diffuser elements D_i, for i varying from 2 to 6, of a type known per se, and positioned in the environment of the transmitter 2 and receiver 3 devices in order to ensure the convergence of the data transmitted towards the receiver device 3.
  • the relative positions of the transmitter 2 and receiver 3 devices, as well as of the diffusers D_i, according to this first representation, can therefore be identified by geographical coordinates, for example in a Cartesian coordinate system;
  • FIG. 1A illustrates the formation of six beams F_i, for i varying from 1 to 6, generated by the emitting device 2 by means of the precoder.
  • a circle C_P is also represented, this circle C_P surrounding the emitting device 2.
  • this circle C_P is here representative of a maximum transmission power of the “EIRP” type (acronym of the expression “Power.
  • said circle C_P corresponds to a maximum transmission power EIRP not to be exceeded as a function of an angular direction considered with respect to the emitting device 2. It should be noted that in practice, the shape taken by this circle C_P defined by said maximum transmission power EIRP is arbitrary. It is nevertheless represented here in the form of a circle to simplify FIG. 1 A. In addition, it is important to note that said circle C_P is not an effective representation of said regulatory zone, the latter also being able to take any form whatsoever. , but is nevertheless linked to it via in particular said exposure limit
  • beam takes a substantially oblong shape delimited by a border also representative of an EIRP type emission power according to the direction associated with this beam (direction also called azimuth).
  • the implementation of the precoder implies that the regulatory constraint is not respected along the direction of the beam F_1. Indeed, a portion of the beam F_1 extends outside the circle C_P, which means that the maximum transmission power associated with the regulatory constraint is exceeded outside the regulatory zone.
  • the beam F_1 is now contained in the circle C_P, so that the regulatory constraint is now respected by the transmitter device 2. It can nevertheless be observed that the other beams F_2 to F_6 saw their respective sizes significantly decrease, so as to be now very far from the maximum transmission power associated with the circle C_P. These reductions greatly degrade the transmission of data from the sending device 2 to the receiving device 3.
  • the present invention aims to remedy all or part of the
  • the invention relates to a method for determining at least one precoder for a transmitter device of a telecommunications system equipped with a plurality of transmitting antennas, said telecommunication system further comprising a receiving device equipped with at least one receiving antenna and having knowledge of a He propagation channel from the transmitting device to the receiving device, the transmitting device being associated with a regulatory constraint corresponding to non-exceeding , outside a regulatory zone defined around said device transmitter, of a threshold value relating to an electromagnetic quantity, the transmitter and receiver devices having knowledge of a matrix G comprising a plurality of precoders respectively associated with directions distinct from one another.
  • said method of determination comprises:
  • the method is based on the determination of a matrix P_2 from knowledge of the matrix G.
  • the fact that the matrix P_2 is broken down as a function of the matrix G makes it possible to facilitate the reading of said matrix P_2, ie to identify the directions of space, among those proposed by G, requested by the matrix P_2.
  • Such an implementation is advantageous in comparison with the solutions of the prior art where the simple reading of a precoding matrix does not generally make it possible to easily determine the directions associated with the beams.
  • the invention therefore makes it possible, on the basis of the matrices P_2 and G, to precisely identify the directions of the overrun, so as to obtain a very precise description of the behavior on transmission of the emitting device with regard to the constraint regulatory.
  • we here avoid assuming that all the directions contributing to the formation of beams participate in exceeding the threshold value.
  • the P_3 matrix has the effect of correcting the effects of the P_2 matrix, in that it targets a reduction in radiated power specifically in the direction of the excess that has been identified.
  • the invention therefore makes it possible not only to comply with the regulatory constraint, but also to very effectively limit the degradation of the operating criterion in comparison with the solutions of the prior art. It is in fact understood that by targeting a reduction in power along only the direction of the overrun, it is thus possible to avoid abruptly reducing the overall transmission power of the emitting device. In other words, we avoid reducing the transmit power in directions that are not overshoot directions.
  • the determination method may further include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • matrix P_2 comprises a determination of a precoding matrix P_1 making it possible to optimize, independently of the matrix G and with regard to said operating criterion, a transmission of data streams in the form of beams to said receiving device, the corresponding matrix P_2 to a projection of the matrix P_1 on the matrix G.
  • Said matrix P_1 thus corresponds to a precoding matrix as determined in the prior art in order to optimize the operating criterion. Its projection on the matrix G therefore makes it possible advantageously, and as mentioned above, to precisely identify the directions requested during the emission of the beams.
  • the matrix transmitted from the receiving device to the sending device corresponds to the matrix V_2, said matrix V_2 being compressed prior to its transmission.
  • the column vectors of the matrix G are respectively associated with said distinct directions to each other, and are furthermore mutually orthogonal for the Hermitian scalar product inducing the Frobenius matrix norm.
  • the step of determining the matrix P_3 comprises, for each direction of overshoot:
  • non-overshoot direction a direction associated with a precoder of the matrix G and distinct from the overshoot directions is called the "non-overshoot direction"
  • the method comprising, for at least one direction of non-overshoot, a step of updating the matrix P_3, so that:
  • the fact of updating the matrix P_3 according to this first preferred mode advantageously makes it possible to redistribute, in a direction of non-overshoot, a part of the operating power of the antenna which had been abandoned during the step of determination of the matrix P_3 to satisfy the regulatory constraint according to the direction of the violation.
  • the operating criterion associated with the transmitter device is therefore improved, while respecting the regulatory constraint.
  • the power transmission capacities of the transmitter device are advantageously exploited in the direction of non-overshoot considered.
  • the step of updating the matrix P_3 is iterated for each of the non-overshoot directions, an update step associated with an iteration being carried out from the matrix P_3 obtained during the previous iteration.
  • each beam obtained thanks to the matrix P_2 is associated with a direction, called "beam direction",
  • the power radiated by the transmitter device associated with the matrix P_3 updated for said beam direction and received in said regulatory zone along said beam direction is greater than the corresponding received power before said update.
  • the invention according to this second preferred embodiment makes it possible to obtain a plurality of updated P_3 matrices.
  • Each of these updates retains most of the advantages of the P_3 matrix before updating, namely that the regulatory constraint remains respected according to the beam directions distinct from the beam direction considered during the update.
  • each of these updates also offers the possibility of exploiting the transmitting capabilities of the transmitting device to obtain an emission beam whereby the regulatory constraint is exceeded.
  • the invention here offers the possibility of exceeding the threshold value associated with the regulatory constraint for a beam direction.
  • Such an implementation is advantageous because it allows, when it is planned to transmit by means of the plurality of updated matrices P_3, in turn and during determined respective durations, to improve the criterion d operation associated with the sending device, while respecting the regulatory constraint on average over time.
  • the invention relates to a method of transmitting at least one data stream by a transmitter device equipped with a plurality of transmitting antennas, the data stream being intended to be received. by a receiving device equipped with at least one receiving antenna, the transmitting device being associated with:
  • the invention relates to a method of transmitting at least one data stream by a transmitter device equipped with a plurality of transmitting antennas, the data stream being transmitted in directions beams and intended to be received by a receiving device equipped with at least one receiving antenna, said transmitting device being associated with:
  • said method comprising successive emission steps associated respectively with said updated P_3 matrices, each of said emission steps being carried out for a determined fraction of the duration
  • regulatory emission so that said regulatory constraint is observed on average during said regulatory duration in any beam direction.
  • the use of said updated P_3 matrices is advantageous because it makes it possible to exploit the transmission capacities of the transmitter device for each of the beams.
  • the power given up during the determination of the matrix P_3 is here redistributed in turn for the emission of each of the beams for a determined duration.
  • the operating criterion is improved on average over time, compared to the sole use of the non-updated P_3 matrix, while respecting the regulatory constraint on average over time.
  • the invention relates to a program or a
  • the invention relates to a recording medium readable by a computer on which a computer program according to the invention is recorded.
  • the invention relates to a system for
  • telecommunications comprising a transmitting device equipped with a plurality of transmitting antennas, and a receiving device equipped with at least one receiving antenna and having the knowledge of a He channel of propagation from the transmitting device to the receiving device, the transmitter device being associated with a regulatory constraint corresponding to the non-exceeding, outside a regulatory zone defined around said transmitter device, of a threshold value relating to an electromagnetic quantity,
  • the transmitter and receiver devices having knowledge of a matrix G comprising a plurality of precoders respectively associated with distinct directions between them
  • said receiving device comprising:
  • a determination module configured to determine, as a function of the He channel, a precoding matrix P_2 making it possible to optimize, with regard to a determined operating criterion, a transmission of data streams in the form of beams to said device receiver, under constraint that the matrix P_2 is expressed in the form G x V_2,
  • said telecommunication system comprising transmission means, from the receiving device to the sending device, of the matrix P_2 or of the matrix V_2,
  • said transmitter device comprising:
  • an identification module configured to identify, from among the directions associated with the precoders of the matrix G, directions called "overshoot directions" according to which the regulatory constraint is not respected when the sending device is associated with the matrix P_2,
  • the invention relates to a telecommunications system comprising a transmitting device equipped with a plurality of transmitting antennas as well as a receiving device equipped with at least one receiving antenna, said transmitting device being associated with:
  • FIG. 1A schematically represents, in a horizontal sectional view and in accordance with the state of the art, a mode of transmission of data streams between a transmitter device and a receiver device, this transmission being optimized with regard to an operating criterion determined by means of a precoder;
  • Figure 1 B corresponds to Figure 1 A after a power reduction in accordance with the prior art has been applied to the transmitter device;
  • FIG. 2 schematically represents an exemplary embodiment, according to the invention, of a wireless communication system comprising a transmitter device and a receiver device;
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation in the form of a flowchart of an embodiment, according to the invention, of a method for determining at least one precoder for the transmitter device;
  • FIG. 4 diagrammatically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 1A of a precoding matrix P_3 in accordance with the invention
  • FIG. 5 schematically represents a first preferred embodiment of the determination method of FIG. 3
  • FIG. 6 diagrammatically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 1A of an updated matrix P_3 obtained according to said first preferred mode of implementation
  • FIG. 7 schematically represents a second preferred embodiment of the determination method of FIG. 3;
  • FIG. 8A schematically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 1A of a first updated matrix P_3 obtained according to said second preferred mode of implementation, said first matrix P3 being associated with a beam F_1 ;
  • FIG. 8B diagrammatically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 8A of a second updated matrix P_3 obtained according to said second preferred mode of implementation, said second matrix P3 being associated with a beam F_2 ;
  • FIG. 8C schematically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 8B of a third updated matrix P_3 obtained according to said second preferred mode of implementation, said third matrix P3 being associated with a beam F_3 ;
  • FIG. 8D schematically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 8C of a fourth updated matrix P_3 obtained according to said second preferred mode of implementation, said fourth matrix P3 being associated with a beam F_4 ;
  • FIG. 8E diagrammatically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 8D of a fifth updated matrix P_3 obtained according to said second preferred embodiment, said fifth matrix P3 being associated with a beam F_5 ;
  • FIG. 8F schematically represents the effects of the application to the emitting device of FIG. 8E of a sixth updated matrix P_3 obtained according to said second preferred mode of implementation, said sixth matrix P3 being associated with a beam F_6 ;
  • the present invention finds its place in the field of data flow exchanges in a wireless telecommunications network.
  • Figure 2 shows schematically an embodiment of a
  • the communication system 1 is a system comprising:
  • a transmitter device 2 equipped with M transmit antennas TX1, TX2, ..., TXM, M designating an integer greater than 1;
  • a receiver device 3 equipped with a plurality of reception antennas RX1, ..., RXN, N denoting an integer greater than 1.
  • the communication system 1 forms a multi-antenna system or MIMO (acronym for the English expression "Multiple Input Multiple Output).
  • the transmitter device 2 and the receiver device 3 are configured here to communicate with each other via the wireless telecommunications network.
  • no limitation is attached to the form taken by the transmitter 2 and receiver devices 3.
  • the transmitter device 2 is a base station
  • the receiver device 3 is a terminal.
  • TDD mode (acronym for the English expression "Time Division Duplex").
  • the transmitter device 2 and the receiver device 3 are separated by a propagation channel 4. It is assumed here that the communication system 1 uses during communications between the transmitter device 2 and the receiver device 3, a waveform multi-carrier of the OFDM type (for “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”).
  • the propagation channel 4 is flat in frequency (ie all the frequencies are attenuated in a similar way by the propagation channel 4) and is written in the form of a complex matrix denoted H, of dimension equal to the product of the number of reception antennas considered (N in this example) by the number of transmission antennas considered (M in this example of production). Because of this property, in the remainder of the description, the effect of the invention is described only with reference to a single carrier, the invention being applied in the same way to the other carriers on which it is based. the waveform used by the communication system 1.
  • Hr corresponds to the channel going in the direction transmitter to receiver (respectively to the channel going in the direction receiver to transmitter).
  • receiver device 3 has knowledge of the He channel.
  • knowledge of the He channel by the transmitter device 2 typically results from the sending, by the receiver device 3 to the transmitter device 2, of sequences comprising pilot symbols (also called “pilot sequences”).
  • pilot sequences also called “pilot sequences”.
  • the transmitter device 2 can estimate the Hr channel, and then deduce the He channel by reciprocity. It is therefore understood that in the example described here, the receiver device 3 has knowledge of the He channel before the transmitter device 2.
  • the transmitter device 2 is configured to apply in transmission, on the data which it sends to the receiver device 3, a precoding which is based on knowledge, at all times, by the transmitter device 2 of the propagation channel 4 which separates it from the receiver device 3 (ie from the coefficients of the matrix H).
  • the precoding that the transmitter device 2 is intended to apply aims to
  • K The number of independent data flows that can be sent simultaneously by the transmitter device 2 to the receiver device 3 is denoted by K, and is conventionally less than or equal to the smallest number among the integers N and M.
  • Said operating criterion corresponds for example to a quality of service criterion for data transmission (maximization of the throughput or of the power received at the level of the transmitter device 3, absence of interference between time symbols at the level of the device. transmitter 3, etc.).
  • a quality of service criterion for data transmission maximum of the throughput or of the power received at the level of the transmitter device 3, absence of interference between time symbols at the level of the device. transmitter 3, etc.
  • Known examples of precoders capable of optimizing a quality of service criterion are for example those of the zero forcing type (or ZF for “Zero Forcing”), those of the maximum ratio transmission type (or MRT for “Maximum Ratio Transmission”). "In English), those performing clean beam formation (or”
  • the precoding intended to be applied by the transmitter device 2 is of the MRT type, so as to optimize a quality of service criterion corresponding to a maximization of the bit rate received at the level of the receiver device 3.
  • the choice of such a precoder is of course only an implementation variant of the invention, any other precoder based on knowledge of the transmission channel and allowing simultaneous transport of several data streams that can be considered.
  • the application of a precoding by the transmitter device 2 corresponds to the use by the latter of a precoder admitting a representation in the form of a matrix with complex coefficients and of dimension equal to M x K (ie M multiplied by K).
  • an operating criterion which differs from a quality of service criterion, such as, for example, a criterion of spectral efficiency of the network taking into account the interference generated on d other users, or a criterion of energy efficiency of the network, or even an operating criterion combining several criteria between them, these criteria possibly being of the quality of service type or not.
  • the operating criterion is a criterion set by an entity that owns the communication system, such as for example a company wishing to offer communication services capable of satisfying customers as part of an optimization of the quality of service. Therefore, said operating criterion differs from any regulatory framework with which the communication system 1 is likely to face due to national legislation applicable to it.
  • the transmitter device 2 is associated with a regulatory constraint corresponding to the non-exceeding, outside a zone defined around said transmitter device, called "regulatory zone", of a threshold value relating to an electromagnetic quantity.
  • regulatory zone a zone defined around said transmitter device
  • the communication system 1 is located in France. Consequently, this system 1 is subject to a regulatory framework aimed at defining exposure limits for public to electromagnetic field emissions, as specified in Decree No. 2002-775. More particularly, it is considered here that the radio signals generated by the transmitter device 2 have a frequency between 2 GHz and 300 GHz. Consequently, the regulation indicates in its appendix 2.2 (table A) that the threshold value of electric field E not to be exceeded, for such a frequency range, is equal to 61 V / m (volt per meter).
  • a regulatory distance D is imposed here by geographical implementation constraints of the transmitter device 2 (height of the transmitter device 2, as well as typically an access zone prohibited to the public around said transmitter device 2), and defined for example by an entity in charge of the management of the communication system 1 (for example a telephone operator). This distance D corresponds to a distance counted from the sending device 2.
  • the unit of E is the volt per meter
  • the unit of EIRP is here the Watt (the conversion between Watts and dBm being known to those skilled in the art)
  • the unit of D is the meter.
  • the maximum transmission power is calculated to be substantially equal to 63 kW (ie 78 dBm).
  • the regulatory constraint concerns the maximum transmission power EIRP, the calculation of which is presented above according to the threshold value of the electric field and the regulatory distance.
  • another electromagnetic quantity such as for example said threshold value of electric field
  • another quantity such as for example a magnetic field intensity (expressed in amperes per meter), a magnetic induction ( expressed in teslas), etc.
  • those skilled in the art know how to translate a threshold value associated with a given electromagnetic quantity into an equivalent threshold value associated with another electromagnetic quantity.
  • the regulatory zone is obtained by digital simulations from a modeling of the transmitter device 2, taking into account the environment around the latter. It is also recalled that no limitation is attached to the shape of the regulatory zone defined around the emitting device 2.
  • the receiver device 3 is configured to perform processing aimed at determining and supplying the transmitter device 2 with a precoding matrix P_2. This matrix P_2 aims to optimize, with regard to the operating criterion, the transmission of data streams to said receiver device 3.
  • said matrix P_2 and the regulatory constraint namely therefore said regulatory zone, as well as the value threshold relating to a quantity
  • electromagnetic are then both used by the emitting device 2 to carry out processing aimed at determining at least one precoder capable, in particular, of reducing the radiated power, so that the regulatory constraint is respected in the direction of a beam for which the threshold value was previously exceeded.
  • each of these devices comprises for example one or more processors and storage means (magnetic hard disk, electronic memory, optical disc, etc.) in which data and a computer program are stored, in the form of a set
  • each of these devices also includes one or more programmable logic circuits, of FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components, etc. suitable for implementing all or part of the steps of the method for determining at least one precoder.
  • programmable logic circuits of FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components, etc. suitable for implementing all or part of the steps of the method for determining at least one precoder.
  • the transmitter 2 and receiver 3 devices both have knowledge of a matrix G comprising a plurality of precoders respectively associated with directions distinct from each other.
  • Said matrix G has the particular objective of facilitating the reading of said matrix P_2 intended for the emitting device 2. More particularly, and as explained later, the matrix G makes it possible to identify which directions in space are requested by the matrix P_2 intended to be used by the sending device 2 to satisfy the sole operating criterion.
  • Each precoder of the matrix G corresponds to a precoding vector denoted gj, the index i being included in the interval [1, L], where L is an integer strictly greater than 1 corresponding to the number of distinct directions considered for said matrix G.
  • a precoding vector g_i is a vector with complex coefficients of size equal to M (number of transmit antennas).
  • Each precoder gj being associated with a defined direction i of space, its application to the transmitter device 2, for the transmission of a data stream, generates a beam in said direction i.
  • the application of a precoder gj to the transmitter device 2 generates an antenna diagram for which the radiated power EIRP is maximized in the direction i.
  • the matrix G corresponds to a collection of vectors gj (or even a collection of beams), so that it also admits a representation in the form of a matrix of dimension equal to M x L.
  • Each column vector of this matrix G therefore corresponds to one of the vectors g_i.
  • the directions i associated with the precoders g_i of the matrix G are mutually orthogonal.
  • the following vector g_i corresponds to a precoder pointing in the direction i equal to Q, with respect to an axis perpendicular to said network of transmission antennas (j represents for its part a complex number whose square is equal to -1). If the angle Q, considered satisfies the following relation:
  • the vector g_i constructed in this way are associated with distinct directions capable of being distributed uniformly in the plane as a function of the number L.
  • the vectors g_i thus defined are mutually orthogonal for the Hermitian scalar product inducing the Frobenius matrix norm.
  • precoders gj which are not orthogonal to each other for said Hermitian scalar product, since their directions respective remain distinct from each other.
  • precoding vectors gj in a manner substantially similar to the previous example in which the matrix G is a Fourier transform matrix, it is possible to envisage precoding vectors gj so that the element placed at the line m and at the column i of the matrix G is written:
  • a vector gj thus formed corresponds, in a manner known to those skilled in the art, to a vector called an “oversampled DFT vector” (“DFT” being the acronym for “Discrete Fourier transform” in the English literature. ).
  • a precoding vector can for example correspond to the kronecker product of column vectors belonging to a Fourier transform matrix, for example a kronecker product between a vector associated with an elevation angle and a vector associated with a azimuth angle.
  • the precoding vectors g_i are preferably designed so that the overlap of the antenna patterns respectively associated with these precoding vectors is minimized.
  • minimized overlap we refer here to a configuration in which, whatever the direction envisaged, the product of the powers radiated by the transmitting antennas, by application of the various precoders g_i, corresponds to an EIRP power less than one. threshold value in correspondence with the maximum transmission power imposed by the regulatory constraint outside the area around the transmitter device 2.
  • the matrix G corresponds to a determined matrix.
  • the matrix G is stored by the storage means of the receiver device 3. The obtaining of this matrix by the transmitter device 2 then results from an exchange with the receiver device 3. Conversely, and according to another example, the matrix G is previously stored by the storage means of the transmitter device 2 which exchanges it with the receiver device 3.
  • the matrix G is stored by annex storage means of the communication system 1, such as for example a database stored on a server.
  • annex storage means of the communication system 1 such as for example a database stored on a server.
  • These ancillary storage means are distinct from the respective storage means of the transmitter 2 and receiver 3 devices, the latter obtaining the matrix G via communication means of the communication system 1.
  • the transmitter 2 and receiver 3 devices store it in their respective storage means, so as to be able to implement the determination method according to the invention.
  • the matrix G when the matrix G is determined, it can be given in the standard. Thus, a technical specification of the standard will contain a detailed description of the matrix G to which the implementations of the transmitter 2 and receiver 3 devices must refer.
  • FIG. 3 schematically represents in the form of a flowchart an embodiment, according to the invention, of the method for determining at least one precoder for the transmitter device 2.
  • the method for determining at least one precoder comprises several steps.
  • said method consists first of all in a determination, by the receiver device 3, of a precoder P_2 optimizing the operating criterion.
  • This precoder P_2 subsequently transmitted to the emitting device 2, is obtained as a function of the precoders of the matrix G, so as to be able to precisely identify the emission directions along which the regulatory constraint is not respected outside said zone.
  • Another precoder is finally determined by the emitting device 2 to guarantee a targeted decrease in the radiated power of the emitting device 2, more particularly according to the beam directions for which the threshold value was previously exceeded, so that the regulatory constraint is respected.
  • the determination method firstly comprises a step E10 of determination, by the receiver device 3 and as a function of the He channel, of a precoding matrix P_2 making it possible to optimize, with regard to a criterion of determined operation, a transmission of data streams in the form of beams to said receiving device (3).
  • said matrix P_2 is determined under the constraint of expressing itself in the form G x V_2.
  • the determination of the matrix P_2 comprises a determination of a precoding matrix P_1 making it possible to optimize, independently of the matrix G and with regard to said operating criterion, an emission of data flow in the form of bundles to said receiving device 3.
  • the matrix P_2 then corresponds to a projection of the matrix P_1 on the matrix G.
  • Such a precoding matrix P_1 is therefore determined by the receiver device 3 on the basis of its knowledge of the He channel. It is of dimension equal to M ⁇ K, and corresponds in the present mode of implementation to a matrix making it possible to obtain a precoding of MRT type in order to optimize the operating criterion.
  • the matrix P_1 is determined equal to l H, that is to say the conjugate transpose of the channel matrix H (the index " t ”applied to a matrix thus corresponds to the transposition-conjugation operation).
  • the projection v_proj of a vector v of dimension M on the column space of the matrix G corresponds to an orthogonal projection and satisfies the following relation:
  • v_proj G x ( l G xv).
  • each column vector p ⁇ _2 is expressed as a linear combination of the column vectors of the matrix G.
  • the fact of projecting the matrix P_1 on the matrix G makes it possible to obtain a detailed representation, in terms of direction i of space, of the manner in which a precoder associated with a column vector rk_1 of said matrix P_1 acts.
  • This detailed representation is encoded in the matrix P_2 which results from this projection. It is then understood that the matrix P_2 is also of size M x K.
  • a compact notation is adopted by denoting by vi ⁇ _2 the vector ( l G pi ⁇ _1), for any index k lying between 1 and K.
  • ⁇ _2 therefore correspond to a linear combination of the vectors g_i to obtain the vector ri ⁇ _2. It follows from this choice of notation that the k-th column vector of said matrix V_2 (which is of size L x K), is vi ⁇ _2.
  • the matrix V_2 therefore comprises all the information relating to the linear combinations expressing the precoder P_2 as a function of the precoders g_i of the matrix G, and therefore ultimately as a function of the directions associated with said
  • precoders g_i are precoders g_i.
  • threshold value defined by the maximum transmission power EIRP is exceeded outside the regulatory zone following at least one of the beams when the transmitter device 2 transmits by means of the matrix P_2. Such a situation is for example illustrated in FIG. 1A.
  • the matrix V_2 is compressed prior to its transmission. In this way, the resources necessary for the transmission of V_2 are optimized.
  • the compression of the matrix V_2 corresponds to a
  • the indices of the non-zero lines that is to say
  • a first index of the list is considered to be greater than a second index of the list when the estimate of the bit rate received at the level of the receiver device 3 thanks to the precoder corresponding to the line of V_2 associated with said first index is greater than 1 estimation of the bit rate received at the level of the receiver device 3 thanks to the precoder corresponding to the line of V_2 associated with said second index.
  • the list thus ordered represents a compression of the matrix V_2, and is transmitted to the sending device 2. The latter is then able to decompress said ordered list, and thus to find the matrix V_2.
  • the determination method comprises a step E30
  • direction of overshoot therefore refers here to a direction i along which the radiated power EIRP is exceeded outside the regulatory zone.
  • non-overshoot direction N DP associated with a precoder of the matrix G and distinct from said overshoot directions.
  • Said step E30 therefore aims to identify directions of
  • said radiated power F is estimated at the edge of said zone, that is to say at the level of the geographical limit corresponding to the regulatory distance used to calculate the maximum transmission power associated with the regulatory constraint.
  • the evaluation of said power F is carried out using the following formula:
  • Hj denotes the channel matrix for a receiving antenna under the assumption of a free space data stream transmission.
  • This matrix H insofar as it is associated with a single direction i, in fact corresponds to a row vector comprising M columns, so that the quantity Hj x G x V_2 forms a vector comprising K columns.
  • This vector Hj is for example estimated by calculations, by numerical simulations or even by measurements
  • step E30 comprises, for the direction i considered, a comparison of said power F with a threshold value, so as to determine whether said direction i corresponds to a overshoot direction DP.
  • the threshold value considered here corresponds to the maximum transmission power associated with the regulatory constraint.
  • the direction i considered is identified as being an overshoot direction DP.
  • step E30 that is to say once all the directions i associated with the precoders g_i tested, there are column vectors of the matrix G for which the associated directions are directions of
  • DP overrun is greater than or equal to 1, since it was assumed that the sending device 2 does not comply with the regulatory constraint when it transmits by means of the matrix P_2, but not necessarily strictly greater than 1.
  • the determination method comprises a step E40 of determination, by the transmitter device 2, of a precoding matrix P_3 as a function of the matrix P_2, so that the regulatory constraint is complied with according to said directions of excess DP when the sending device is associated with the matrix P_3.
  • the matrix P_3 targets a reduction in radiated power
  • Said matrix P_3 therefore makes it possible not only to comply with the regulatory constraint, but also to very effectively limit the degradation of the operating criterion in comparison with the solutions of the prior art.
  • step E40 of determining the matrix P_3 is executed iteratively.
  • step E40 comprises, for each direction of overshoot DP, and during a first iteration associated with this direction of overshoot DP, an estimate the power radiated in free space by the emitting device 2 associated with the matrix P_2 and received outside said regulatory zone in said direction of overshoot DP.
  • this quantity when this quantity has already been estimated during the identification step E30, it can be stored by the storage means of the transmitter device 2, which can therefore reuse it without having to perform the corresponding calculations again.
  • step E40 then includes an update of the precoder P_2, so that the power radiated in free space by the transmitter device 2 associated with the matrix P_2 updated and received outside said zone
  • the coefficients located on the line of index i of the matrix V_2 are reduced by one. not determined, for example equal to 1 Watt. It will be understood that the fact of modifying the coefficients of V_2 in this way implies modifying the coefficients of the matrix P_2, the latter being equal to G x V_2. Thus, by updating the matrix V_2, the matrix P_2 is updated. In addition, by reducing the coefficients placed on line i of the matrix V_2, the radiated power is reduced in the direction of overshoot DP
  • the quantity F equal to
  • This update of the matrix P_2 is carried out for all the directions of excess DP identified during step E30.
  • the matrix P_3 finally obtained corresponds to the last update of the matrix P_2, once all the overflow directions DP have been considered.
  • Figure 4 shows schematically the effects of the application to
  • the respective sizes of the beams F_2 to F_6 are substantially identical to the corresponding sizes represented in FIG. 1 A.
  • no drop in power of transmission takes place according to the beams F_2 to F_6, which effectively limits the degradation of the operating criterion (the rate received at the level of the receiver device 3 in the case of FIG. 4 is greater than the rate received in the case of figure 1 B).
  • the size of the beam F_1 has decreased, in comparison with the size shown in Figure 1 A, so that this beam F_1 is now contained, in an adjusted manner, in the circle C_P translating the maximum power emission to comply with the regulatory constraint.
  • V_3 the matrix of size L x K
  • FIG. 5 schematically represents a first preferred mode of implementation of the determination method of FIG. 3, in which the matrix P_3 obtained is updated in order to exploit in an improved manner the operation of the transmitter device 2 while respecting the regulatory constraint.
  • the determination method comprises, for at least one direction of non-exceeding NDP, a step E50 of updating the matrix P_3, so that:
  • step E40 For example, in a manner analogous to what has been described above for the implementation of step E40, and for the index i belonging to the interval [1, L] and associated with the direction of non-exceeding NDP considered, the coefficients located on the line of index i of the matrix V_3 obtained at the end of step E40 are increased by a determined step.
  • Figure 6 shows schematically the effects of the application to
  • the respective sizes of the beams F_2 to F_6 are now greater than the corresponding sizes shown in Figure 4, without however these beams leaving the circle C_P.
  • the regulatory constraint is respected by all the beams, the rate received at the level of the receiver device 3 in the case of FIG. 6 being however greater than the rate received in the case of FIG. 4. Consequently, the criterion of operation has been improved in the case of FIG. 6. This improvement results from a redistribution towards the beams F_2 to F_6 of the power abandoned to transmit in the direction of the beam F_1.
  • the size of the beam F_1 remains identical between FIG. 4 and FIG. 6.
  • FIG. 7 schematically represents a second preferred mode of implementation of the method of determination of FIG. 2, in which the matrix P_3 obtained is updated a plurality of times so as to obtain a plurality of matrices intended to be used in turn to exploit in an improved manner the operation of the transmitter device 2, while respecting the regulatory constraint.
  • the determination method comprises a
  • update steps E50 I are independent of each other.
  • independent refers here to the fact that the matrix obtained at the end of one of the update steps is not used for the execution of the other update steps.
  • said updating steps are respectively associated with the directions of the beams obtained by virtue of the matrix P_2 with which the emitting device 2 is initially configured. [0149]
  • the matrix P_3 is updated so that:
  • the power radiated in free space by the emitting device 2 associated with the matrix P_3 updated for said beam direction and received in said regulatory zone along said beam direction is greater than the corresponding received power before said update.
  • the method firstly comprises an identification of the lines V_ ⁇ 3, 1 ⁇ of the matrix V_3 which are not zero (ie the lines which include at minus a non-zero coefficient).
  • the indices I of these non-zero lines are stored.
  • the matrix P_3 is updated, so as to obtain a plurality of updated matrices P_3. More particularly, for such a stored index I, the coefficients of V_3 located on the line associated with said index I are iteratively increased by a determined step. The process is then repeated for each of said stored indices I, so as to obtain I updated matrices P_3.
  • said matrix V_3 is updated, and therefore also matrix P_3. Furthermore, such an increase causes the power radiated in only one of the beam directions associated with the P_1 precoder to increase, potentially exceeding the regulatory constraint. On the other hand, the regulatory constraint remains respected according to the other beam directions.
  • each updated matrix P_3 is likely to generate a violation of the regulatory constraint in only one of the beam directions.
  • the transmitter device 2 is, in addition to the regulatory constraint, also associated with a regulatory issue duration.
  • a regulatory issuance period corresponds for example to a period during which the constraint
  • the threshold value of the regulatory constraint may be exceeded during the regulatory period depending on the beam direction considered
  • the time average (calculated over a time interval corresponding to the regulatory duration) of the considered electromagnetic quantity generated does not exceed the corresponding threshold value outside the regulatory zone.
  • the regulatory duration is equal to 6 minutes.
  • Said transmission method further comprises transmission steps
  • each of said transmission steps being carried out during a determined fraction of the regulatory transmission duration, so that said regulatory constraint is observed on average during said regulatory duration in any direction of beam.
  • regulatory duration (6 minutes) and of fraction allocated to each updated matrix P_3 (1 minute) are given purely by way of illustration. Thus nothing excludes having other values of regulatory duration and corresponding fractions (the said fractions may for example differ from each other), as soon as the regulatory constraint is satisfied on average along each beam direction during the course. of said regulatory duration. None excludes either that the sum of the fractions allocated respectively to the updated matrices P_3 is less than the regulatory duration.
  • FIGS. 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F diagrammatically represent the effects of the application to the transmitter device 2 of FIG. 1A of a plurality of matrices P_3 updated according to said second preferred update mode.
  • FIGS. 8A to 8F correspond to successive applications of matrices P_3 updated and respectively associated with beams F_1 to F_6.
  • the transmitter device 2 is associated with a regulatory duration of 6 minutes, and each updated matrix P_3 is applied to the device 2 for a duration of 1 minute.
  • the respective sizes of the beams F_2 to F_6 are substantially identical to the corresponding sizes shown in Figure 4 (and therefore also shown in Figure 1A).
  • the size of the beam F_1 is for its part substantially identical to the corresponding size in FIG. 1A. In other words, the beam F_1 is in excess, and the regulatory constraint is not respected according to its direction.
  • FIGS. 8B to 8F differ from one another, as well as from FIG. 8A, in that the beams F_2 to F_6 are in turn in excess for 1 minute.
  • the beams F_1 to F_6 are therefore in turn exceeded for 1 minute, the regulatory constraint is however observed on average during the regulatory period of 6 minutes and in any direction of the beams.
  • the fact of using the transmission capacities of the transmitter device 2 in a fractional manner over time ultimately makes it possible to improve the operating criterion compared to the case of FIG. 4.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination d'au moins un précodeur pour un dispositif émetteur (2) d'un système (1) de communication sans fil, ledit système (1) comportant en outre un dispositif récepteur (3), le dispositif émetteur (2) étant associé à une contrainte réglementaire d'émission, les dispositifs émetteur (2) et récepteur (3) ayant la connaissance d'une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles. En outre, ledit procédé comporte : - une étape (E10) de détermination, par le dispositif récepteur (3), d'une matrice de précodage P_2 permettant d'optimiser une émission de données sous forme de faisceaux, P_2 s'exprimant sous la forme G x V_2, - une étape (E20) de transmission, du dispositif récepteur (3) vers le dispositif émetteur (2), de la matrice P_2 ou de la matrice V_2, - une étape (E30) d'identification, par le dispositif émetteur (2) et parmi les directions de G, de directions dites « directions de dépassement » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n'est pas respectée, - une étape (E40) de détermination, par le dispositif émetteur (2), d'une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de détermination d'au moins un précodeur pour un dispositif émetteur au moyen d'un dispositif émetteur
Technique antérieure
[0001 ] La présente invention appartient au domaine général des télécommunications et notamment au domaine des communications sans fil mises en œuvre sur des réseaux de type radio tels que des réseaux mobiles (ex. 3G, 4G, 5G, etc.), WiFI (Wireless Fidelity), etc.
[0002] Elle concerne plus particulièrement un procédé de détermination d’au moins un précodeur pour un dispositif émetteur d’un système de communication sans fil équipe d’une pluralité d’antennes. Elle concerne également un procédé d’émission d’au moins un flux de données par un tel dispositif émetteur, le flux de données étant destiné à être reçu par un dispositif récepteur comportant au moins une antenne de réception. L’invention trouve une application
particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, dans le cas d’un un système de communication comprenant un dispositif émetteur et un dispositif récepteur chacun équipé d’une pluralité d’antennes, aussi appelé système de communication MIMO (Multiple Input Multiple Output).
[0003] Pour un dispositif émetteur appartenant à un système de communication sans fil et comportant une pluralité d’antennes d’émission, il est connu d’utiliser un précodeur permettant de transmettre simultanément, à destination d’un dispositif récepteur appartenant au même système, un ou plusieurs flux de données via les différentes antennes d’émission du dispositif émetteur. Un tel précodeur est basé sur la connaissance par le dispositif émetteur du canal de propagation (ou canal de transmission) qui le sépare du dispositif récepteur. Il permet au dispositif émetteur de délivrer des données au dispositif récepteur avec une haute efficacité spectrale grâce à la formation de faisceaux (encore appelée « beamforming » dans la littérature anglo-saxonne) transportant les flux de données.
[0004] Chaque précodeur est en outre conçu de sorte que l’émission de flux de
données sous forme de faisceaux est optimisée au regard d’un critère d’exploitation déterminé, comme par exemple un critère de qualité de service de la transmission de données (maximisation du débit ou de la puissance reçue au niveau du dispositif récepteur, absence d’interférence entre symboles temporels au niveau du dispositif récepteur, etc.), ou à un critère d’efficacité spectrale du réseau prenant en compte des interférences générées sur d’autres utilisateurs, ou bien encore à un critère d’efficacité énergétique du réseau, etc. Des exemples connus de précodeurs sont par exemple ceux de type forçage à zéro (ou ZF pour « Zéro Forcing » en anglais), ceux de type transmission à ratio maximal (ou MRT pour « Maximum Ratio Transmission » en anglais), ceux réalisant une formation de faisceaux propres (ou « eigenbeamforming » en anglais), ceux réalisant une formation de faisceaux par décomposition en valeurs propres (ou « SVD » pour « Singular Value Décomposition » en anglais), etc.
[0005] Par ailleurs, la conception actuelle d’un précodeur, bien que visant à optimiser un critère déterminé, n’en reste pas moins réalisée indépendamment de toute réglementation ayant trait à la limitation de l’exposition de personnes (public ou bien travailleurs) aux champs électromagnétiques, et susceptible d’être appliquée là où le dispositif émetteur se destine à fonctionner.
[0006] Une telle réglementation fixe dans un premier temps des niveaux de champs (électrique, magnétique) ne devant pas être dépassés en fonction de la
fréquence d’émission du dispositif émetteur. Ces niveaux de champs constituent des limites d’exposition qui peuvent être formulées de manière équivalente en termes de puissance rayonnée par le dispositif émetteur et reçue par une personne.
[0007] Par exemple en France, et en ce qui concerne les travailleurs, une telle
réglementation est inscrite dans le Code du travail aux articles R. 4453-1 à R. 4453-34 (à la date d’avril 2019). Pour ce qui est du public, la réglementation concernée est fournie par le décret n° 2002-775 faisant suite à la transposition de la recommandation européenne 1999/519/CE.
[0008] Dans un deuxième temps, une limite d’exposition est associée à une distance réglementaire par rapport au dispositif émetteur, typiquement imposée par des contraintes d’implémentation géographique du dispositif émetteur et définie par une entité en charge de la gestion du système de communication (par exemple un opérateur téléphonique). De cette manière, il est possible de définir une zone réglementaire autour du dispositif émetteur au-delà de laquelle une limite d’exposition ne doit pas être dépassée.
[0009] Le fait qu’un précodeur soit conçu sans prendre en compte la réglementation à laquelle le dispositif émetteur va être soumis est problématique. En effet, du fait de l’optimisation dudit critère d’exploitation, il peut arriver qu’une limite
d’exposition ne soit pas respectée suivant une ou plusieurs directions de faisceaux à l’extérieure de la zone réglementaire associée au dispositif émetteur.
[0010] La figure 1A représente schématiquement, selon une vue en coupe
horizontale et conformément à l’état de le technique, un mode d’émission de flux de données entre un dispositif émetteur 2 et un dispositif récepteur 3, cette émission étant optimisée au regard d’un critère d’exploitation déterminé grâce à un précodeur.
[0011 ] La figure 1A correspond plus particulièrement à une superposition de deux représentations respectivement associées à des quantités physiques distinctes, à savoir :
- une première représentation relative à l’implémentation géographique du dispositif émetteur 2 et du dispositif récepteur 3. Selon cette première
représentation, la figure 1A illustre également des éléments diffuseurs D_i, pour i variant de 2 à 6, de type connu en soi, et positionnés dans l’environnement des dispositifs émetteur 2 et récepteur 3 afin d’assurer la convergence des données émises vers le dispositif récepteur 3. Les positions relatives des dispositifs émetteur 2 et récepteur 3, ainsi que des diffuseurs D_i, selon cette première représentation, peuvent donc être repérées par des coordonnées géographiques, par exemple dans un repère cartésien ;
- une seconde représentation relative à un diagramme de rayonnement du dispositif émetteur 2. Selon cette seconde représentation, la figure 1A illustre la formation de six faisceaux F_i, pour i variant de 1 à 6, générés par le dispositif émetteur 2 au moyen du précodeur. Un cercle C_P est également représenté, ce cercle C_P entourant le dispositif émetteur 2. Comme explicité plus en détails ultérieurement, ce cercle C_P est ici représentatif d’une puissance maximale d’émission de type « PIRE » (acronyme de l’expression « Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente », en anglais « EIRP » pour « Equivalent Isotropie Radiated Power ») qu’il convient de ne pas dépasser pour respecter une contrainte réglementaire déterminée en fonction de ladite distance réglementaire (et donc in fine de ladite zone réglementaire) ainsi que d’une limite d’exposition en champ électrique. Plus spécifiquement, ledit cercle C_P correspond à une puissance maximale d’émission PIRE à ne pas dépasser en fonction d’une direction angulaire considérée par rapport au dispositif émetteur 2. Il convient de noter qu’en pratique, la forme prise par ce cercle C_P défini par ladite puissance maximale d’émission PIRE est quelconque. Elle est néanmoins représentée ici sous la forme d’un cercle pour simplifier la figure 1 A. En outre, il importe de noter que ledit cercle C_P n’est pas une représentation effective de ladite zone réglementaire, cette dernière pouvant également prendre une forme quelconque, mais est néanmoins lié à celle-ci via notamment ladite limite d’exposition
(autrement dit, la zone réglementaire n’est pas représentée sur la figure 1A).
[0012] Par ailleurs, selon cette seconde représentation de la figure 1A, chaque
faisceau prend une forme sensiblement oblongue délimitée par une bordure également représentative d’une puissance d’émission de type PIRE en fonction de la direction associée à ce faisceau (direction aussi appelée azimut).
[0013] Dès lors, et comme cela peut être constaté sur la figure 1A, la mise en oeuvre du précodeur implique que la contrainte réglementaire n’est pas respectée suivant la direction du faisceau F_1. En effet, une portion du faisceau F_1 s’étend à l’extérieur du cercle C_P, ce qui signifie que la puissance maximale d’émission associée à la contrainte réglementaire est dépassée en dehors de la zone réglementaire.
[0014] Afin de contourner cette problématique, il a été proposé de diminuer la
puissance électrique appliquée au dispositif émetteur, de sorte que la puissance d’émission effective de ce dernier soit inférieure à la puissance maximale d’émission pour laquelle il a été conçu.
[0015] Le fait de diminuer ainsi la puissance d’émission permet en effet de rendre conforme l’exploitation du dispositif émetteur vis-à-vis des limitations d’exposition imposées en dehors de la zone réglementaire associée. Toutefois, une telle manière de procéder ne peut pas être considérée comme satisfaisante dans la mesure où elle affecte à la baisse la puissance émise dans toutes les directions des faisceaux. Il en résulte une forte dégradation des conditions d’exploitation du système de communication (diminution du débit ou de la puissance reçue au niveau du dispositif récepteur, apparition d’interférences entre symboles temporels reçus, etc.).
[0016] Cette situation désavantageuse est illustrée, à titre d’exemple nullement
limitatif, dans la figure 1 B qui correspond à la figure 1 A après qu’une diminution de puissance conforme à l’état de la technique ait été appliquée au dispositif émetteur 2.
[0017] Tel qu’illustré sur la figure 1 B, le faisceau F_1 est désormais contenu dans le cercle C_P, de sorte que la contrainte réglementaire est désormais respectée par le dispositif émetteur 2. Il peut néanmoins être constaté que les autres faisceaux F_2 à F_6 ont vu leurs tailles respectives nettement diminuer, de sorte à être désormais très éloignés de la puissance maximale d’émission associée au cercle C_P. Ces diminutions dégradent fortement la transmission des données du dispositif émetteur 2 vers le dispositif récepteur 3.
Exposé de l’invention
[0018] La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des
inconvénients de l’art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette d’obtenir un précodeur pour un dispositif émetteur d’un système de télécommunication, de sorte que, d’une part, ce dispositif émetteur respecte une réglementation relative à des limites d’exposition
électromagnétiques en dehors d’une zone définie, et d’autre part, la dégradation d’un critère d’exploitation dudit système soit beaucoup plus limitée que celle des solutions de l’art antérieur.
[0019] A cet effet, et selon un premier aspect, l’invention concerne un procédé de détermination d’au moins un précodeur pour un dispositif émetteur d’un système de télécommunication équipé d’une pluralité d’antennes d’émission, ledit système de télécommunication comportant en outre un dispositif récepteur équipé d’au moins une antenne de réception et ayant la connaissance d’un canal He de propagation du dispositif émetteur vers le dispositif récepteur, le dispositif émetteur étant associé à une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, en dehors d’une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur, d’une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique, les dispositifs émetteur et récepteur ayant la connaissance d’une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles.
En outre, ledit procédé de détermination comporte :
- une étape de détermination, par le dispositif récepteur et en fonction du canal He, d’une matrice de précodage P_2 permettant d’optimiser, au regard d’un critère d’exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur, sous contrainte que la matrice P_2 s’exprime sous la forme G x V_2,
- une étape de transmission, du dispositif récepteur vers le dispositif émetteur, de la matrice P_2 ou de la matrice V_2,
- une étape d’identification, par le dispositif émetteur et parmi les directions associées aux précodeurs de la matrice G, de directions dites « directions de dépassement » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n’est pas respectée lorsque le dispositif émetteur est associé à la matrice P_2,
- une étape de détermination, par le dispositif émetteur, d’une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement lorsque le dispositif émetteur est associé à la matrice P_3.
[0020] Ainsi, le procédé s’appuie sur la détermination d’une matrice P_2 à partir de la connaissance de la matrice G. Le fait que la matrice P_2 se décompose en fonction de la matrice G permet de faciliter la lecture de ladite matrice P_2, c’est- à-dire d’identifier les directions de l’espace, parmi celles proposées par G, sollicitées par la matrice P_2. Une telle mise en œuvre est avantageuse en comparaison avec les solutions de l’art antérieur où la simple lecture d’une matrice de précodage ne permet pas en général de déterminer facilement les directions associées aux faisceaux.
[0021 ] L’invention permet dès lors, sur la base des matrices P_2 et G, d’identifier précisément des directions de dépassement, de sorte à obtenir une description très précise du comportement à l’émission du dispositif émetteur au regard de la contrainte réglementaire. Ainsi, contrairement à ce qui est fait dans l’état de l’art, on évite ici de supposer que toutes les directions contribuant à la formation des faisceaux participent au dépassement de la valeur seuil. Autrement dit, on discrimine, parmi lesdites directions de la matrice G, celles pour lesquelles il est utile d’envisager une réduction de la puissance d’émission du dispositif émetteur.
[0022] La matrice P_3 a pour effet de corriger les effets de la matrice P_2, en ce qu’il cible une réduction de puissance rayonnée spécifiquement suivant les directions de dépassement qui ont été identifiées. L’invention permet donc non seulement de respecter la contrainte réglementaire, mais également de limiter très efficacement la dégradation du critère d’exploitation en comparaison avec les solutions de l’art antérieur. On comprend en effet qu’en ciblant une réduction de puissance suivant uniquement les directions de dépassement, on évite ainsi de réduire de manière brutale la puissance globale d’émission du dispositif émetteur. Autrement dit, on évite de réduire la puissance d’émission selon des directions qui ne sont pas des directions de dépassement.
[0023] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de détermination peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0024] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la détermination de la
matrice P_2 comporte une détermination d’une matrice de précodage P_1 permettant d’optimiser, indépendamment de la matrice G et au regard dudit critère d’exploitation, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur, la matrice P_2 correspondant à une projection de la matrice P_1 sur la matrice G.
[0025] Ladite matrice P_1 correspond ainsi à une matrice de précodage telle que déterminée dans l’art antérieur pour optimiser le critère d’exploitation. Sa projection sur la matrice G permet donc avantageusement, et comme mentionné ci-avant, d’identifier précisément les directions sollicitées lors de l’émission des faisceaux.
[0026] En procédant ainsi, on tire donc avantageusement partie de l’enseignement de l’art antérieur, où la forme d’une matrice P_1 pour un critère d’exploitation donné est connue, l’opération de projection étant quant à elle simple à mettre en œuvre. [0027] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la matrice transmise du dispositif récepteur vers le dispositif émetteur correspond à la matrice V_2, ladite matrice V_2 étant compressée préalablement à sa transmission.
[0028] De cette manière, les ressources nécessaires à la transmission de V_2 sont optimisées, les données à transmettre étant réduites.
[0029] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape d’identification
comporte, pour chaque direction de la matrice G :
- une estimation de la puissance rayonnée par le dispositif émetteur et émise en dehors de ladite zone suivant ladite direction,
- une comparaison de ladite puissance avec une valeur seuil, de sorte à déterminer si ladite direction correspond à une direction de dépassement.
[0030] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, les vecteurs colonnes de la matrice G sont respectivement associés auxdites directions distinctes entre elles, et sont en outre orthogonaux entre eux pour le produit scalaire hermitien induisant la norme matricielle de Frobenius.
[0031 ] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l’étape de détermination de la matrice P_3 comporte, pour chaque direction de dépassement :
- une estimation de la puissance rayonnée par le dispositif émetteur associé à la matrice P_2 et reçue en dehors de ladite zone réglementaire suivant ladite direction de dépassement,
- une mise à jour de la matrice P_2, de sorte que la puissance rayonnée par le dispositif émetteur associé à la matrice P_2 mise à jour et reçue en dehors de ladite zone réglementaire suivant ladite direction de dépassement est inférieure à la puissance émise reçue avant ladite mise à jour,
l’estimation et la mise à jour étant itérées pour la direction de dépassement considérée jusqu’à ce que la contrainte réglementaire soit respectée suivant ladite direction de dépassement,
la matrice P_3 correspondant à la dernière mise à jour de la matrice P_2, une fois toutes les directions de dépassement considérées.
[0032] Dans un premier mode préféré de mise en œuvre :,
- une direction associée à un précodeur de la matrice G et distincte des directions de dépassement est dite « direction de non dépassement », le procédé comportant, pour au moins une direction de non dépassement, une étape de mise à jour de la matrice P_3, de sorte que :
- la puissance rayonnée par le dispositif émetteur associé à la matrice P_3 mise à jour et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de non dépassement est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour,
- la contrainte réglementaire est respectée suivant ladite direction de non dépassement.
[0033] Le fait de mettre à jour la matrice P_3 selon ce premier mode préféré permet avantageusement de redistribuer, suivant une direction de non dépassement, une partie de la puissance de fonctionnement de l’antenne qui avait été abandonnée au cours de l’étape de détermination de la matrice P_3 pour satisfaire la contrainte réglementaire suivant les directions de dépassement. En procédant de la sorte, on améliore donc le critère d’exploitation associé au dispositif émetteur, tout en respectant la contrainte réglementaire.
[0034] Autrement dit, on exploite avantageusement les capacités d’émission en puissance du dispositif émetteur suivant la direction de non dépassement considérée. On bénéficie donc ainsi des avantages de la mise à jour du précodeur P_2 (respect de la contrainte réglementaire), tout en compensant de manière ingénieuse la perte de qualité de la transmission des flux de données inhérente à la diminution de puissance d’émission nécessaire à la satisfaction de la contrainte réglementaire.
[0035] Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, l’étape de mise à jour de la matrice P_3 est itérée pour chacune des directions de non dépassement, une étape de mise à jour associée à une itération étant réalisée à partir de la matrice P_3 obtenue lors de itération précédente.
[0036] Dans un second mode préféré de mise en oeuvre :
- chaque faisceau obtenu grâce à la matrice P_2 est associé à une direction, dite « direction de faisceau »,
le procédé comportant des étapes de mise à jour de la matrice P_3
indépendantes entre elles et respectivement associées aux directions de faisceaux, de sorte à obtenir une pluralité de matrices P_3 mises à jour et que, pour une direction de faisceau donnée :
- la puissance rayonnée par le dispositif émetteur associé à la matrice P_3 mise à jour pour ladite direction de faisceau et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de faisceau est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour.
[0037] Ainsi, l’invention selon ce second mode préféré permet d’obtenir une pluralité de matrices P_3 mises à jour. Chacune de ces mises à jour conserve l’essentiel des avantages de la matrice P_3 avant mise à jour, à savoir que la contrainte réglementaire reste respectée suivant les directions de faisceaux distinctes de la direction de faisceau considérée lors de la mise à jour. Toutefois, chacune de ces mises à jour offre également la possibilité d’exploiter les capacités d’émission du dispositif émetteur pour obtenir un faisceau d’émission suivant lequel la contrainte réglementaire est dépassée. Autrement dit, lors d’une mise à jour de la matrice P_3, l’invention offre ici la possibilité de dépasser la valeur seuil associée à la contrainte réglementaire pour une direction de faisceau.
[0038] Une telle mise en œuvre est avantageuse car elle permet, lorsqu’il est prévu d’émettre au moyen de la pluralité de matrices P_3 mises à jour, tour à tour et pendant des durées respectives déterminées, d’améliorer le critère d’exploitation associé au dispositif émetteur, tout en respectant la contrainte réglementaire en moyenne dans le temps.
[0039] Selon un second aspect, l’invention concerne un procédé d’émission d’au moins un flux de données par un dispositif émetteur équipé d’une pluralité d’antennes d’émission, le flux de données étant destiné à être reçu par un dispositif récepteur équipé d’au moins une antenne de réception, le dispositif émetteur étant associé à :
- une matrice P_3 préalablement déterminé selon l’invention ; ou
- une matrice P_3 mise à jour préalablement déterminée selon ledit premier mode préféré de mise en œuvre.
[0040] Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé d’émission d’au moins un flux de données par un dispositif émetteur équipé d’une pluralité d’antennes d’émission, le flux de données étant émis suivant des directions de faisceaux et destiné à être reçu par un dispositif récepteur équipé d’au moins une antenne de réception, ledit dispositif émetteur étant associé à :
- une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, en dehors d’une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur, d’une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique,
- des matrices P_3 mises à jour préalablement déterminées selon ledit second mode préféré de mise en œuvre,
- une durée réglementaire d’émission,
ledit procédé comportant des étapes d’émission successives associées respectivement auxdites matrices P_3 mises à jour, chacune desdites étapes d’émission étant réalisée pendant une fraction déterminée de la durée
réglementaire d’émission, de sorte que ladite contrainte réglementaire est respectée en moyenne au cours de ladite durée réglementaire selon toute direction de faisceau.
[0041 ] Le fait d’utiliser ainsi successivement les différentes matrices P_3 mises à jour permet de limiter la violation de la contrainte réglementaire à une durée de temps déterminée, de sorte que la contrainte réglementaire soit satisfaite en moyenne dans le temps, au regard de la durée réglementaire associée au dispositif émetteur. Autrement dit, la formation de faisceaux par le dispositif émetteur est ainsi statistiquement limitée dans le temps.
[0042] En outre, l’utilisation desdites matrices P_3 mises à jour est avantageuse car elle permet d’exploiter les capacités d’émission du dispositif émetteur pour chacun des faisceaux. Ainsi, la puissance abandonnée lors de la détermination de la matrice P_3 est ici redistribuée tour à tour pour l’émission de chacun des faisceaux pendant une durée déterminée. Au final, le critère d’exploitation est amélioré en moyenne dans le temps, par rapport à la seule utilisation de la matrice P_3 non mis à jour, tout en respectant la contrainte réglementaire en moyenne dans le temps.
[0043] Selon un quatrième aspect, l’invention concerne un programme ou un
ensemble de programmes d’ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination ou d’émission selon l’invention lorsque ledit programme ou l’ensemble des programmes est exécuté par un processeur. [0044] Selon un cinquième aspect, l’invention concerne un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur selon l’invention.
[0045] Selon un sixième aspect, l’invention concerne un système de
télécommunication comportant un dispositif émetteur équipé d’une pluralité d’antennes d’émission, et un dispositif récepteur équipé d’au moins une antenne de réception et ayant la connaissance d’un canal He de propagation du dispositif émetteur vers le dispositif récepteur, le dispositif émetteur étant associé à une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, en dehors d’une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur, d’une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique,
les dispositifs émetteur et récepteur ayant la connaissance d’une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles
ledit dispositif récepteur comportant :
- un module de détermination, configuré pour déterminer, en fonction du canal He, une matrice de précodage P_2 permettant d’optimiser, au regard d’un critère d’exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur, sous contrainte que la matrice P_2 s’exprime sous la forme G x V_2,
ledit système de télécommunication comportant des moyens de transmission, du dispositif récepteur vers le dispositif émetteur, de la matrice P_2 ou de la matrice V_2,
ledit dispositif émetteur comportant :
- un module d’identification, configuré pour identifier parmi les directions associées aux précodeurs de la matrice G, des directions dites « directions de dépassement » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n’est pas respectée lorsque le dispositif émetteur est associé à la matrice P_2,
- un module de détermination, configuré pour déterminer une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement lorsque le dispositif émetteur est associé à la matrice P_3. [0046] Selon un septième aspect, l’invention concerne un système de télécommunication comprenant un dispositif émetteur équipé d’une pluralité d’antennes d’émission ainsi qu’un dispositif récepteur équipé d’au moins une antenne de réception, ledit dispositif émetteur étant associé à :
- une matrice P_3 préalablement déterminée selon l’invention ; ou
- une matrice P_3 mise à jour préalablement déterminée selon ledit premier mode préféré de mise en oeuvre ; ou
- des matrices P_3 mises à jour préalablement déterminées selon ledit second mode préféré de mise en oeuvre.
Brève description des dessins
[0047] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
[Fig. 1A] la figure 1A représente schématiquement, selon une vue en coupe horizontale et conformément à l’état de le technique, un mode d’émission de flux de données entre un dispositif émetteur et un dispositif récepteur, cette émission étant optimisée au regard d’un critère d’exploitation déterminé grâce à un précodeur ;
[Fig. 1 B] la figure 1 B correspond à la figure 1 A après qu’une diminution de puissance conforme à l’état de la technique ait été appliquée au dispositif émetteur ;
[Fig. 2] la figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation, conforme à l’invention, d’un système de communication sans fil comprenant un dispositif émetteur et un dispositif récepteur ;
[Fig. 3] la figure 3 représente schématiquement sous forme d’ordinogramme un mode de mise en oeuvre, conforme à l’invention, d’un procédé de détermination d’au moins un précodeur pour le dispositif émetteur ;
[Fig. 4] la figure 4 représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 1 A d’une matrice de précodage P_3 conforme à l’invention ;
[Fig. 5] la figure 5 représente schématiquement un premier mode préféré de mise en oeuvre du procédé de détermination de la figure 3 ; [Fig. 6] la figure 6 représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 1 A d’une matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit premier mode préféré de mise en œuvre ;
[Fig. 7] la figure 7 représente schématiquement un second mode préféré de mise en œuvre du procédé de détermination de la figure 3 ;
[Fig. 8A] la figure 8A représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 1A d’une première matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite première matrice P3 étant associée à un faisceau F_1 ;
[Fig. 8B] la figure 8B représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 8A d’une deuxième matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite deuxième matrice P3 étant associée à un faisceau F_2 ;
[Fig. 8C] la figure 8C représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 8B d’une troisième matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite troisième matrice P3 étant associée à un faisceau F_3 ;
[Fig. 8D] la figure 8D représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 8C d’une quatrième matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite quatrième matrice P3 étant associée à un faisceau F_4 ;
[Fig. 8E] la figure 8E représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 8D d’une cinquième matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite cinquième matrice P3 étant associée à un faisceau F_5 ;
[Fig. 8F] la figure 8F représente schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur de la figure 8E d’une sixième matrice P_3 mise à jour obtenue selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre, ladite sixième matrice P3 étant associée à un faisceau F_6 ;
Description des modes de réalisation [0048] La présente invention trouve sa place dans le domaine d’échanges de flux de données dans un réseau de télécommunication sans fil.
[0049] La figure 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d’un
système 1 de communication sans fil conforme à l’invention.
[0050] Tel qu’illustré par la figure 1 , le système 1 de communication est un système comprenant :
- un dispositif émetteur 2 équipé de M antennes d’émission TX1 , TX2, ... , TXM, M désignant un entier supérieur à 1 ; et
- un dispositif récepteur 3 équipé d’une pluralité d’antennes de réception RX1 , ... , RXN, N désignant un entier supérieur à 1.
De cette manière, le système 1 de communication forme un système multi- antennes ou MIMO (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Multiple Input Multiple Output).
[0051 ] Il convient toutefois de noter que le fait de considérer une pluralité d’antennes de réception au niveau du dispositif récepteur 3 ne constitue en rien une limitation de l’invention. Ainsi, rien n’exclut de considérer un dispositif récepteur 3 équipé d’une seule d’antenne de réception.
[0052] Le dispositif émetteur 2 et le dispositif récepteur 3 sont configurés ici pour communiquer entre eux via le réseau de télécommunications sans fil. Toutefois, aucune limitation n’est attachée à la forme prise par les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3. Par exemple, quel que soit le dispositif considéré, il peut s’agir d’une station de base ou bien encore d’un terminal. Préférentiellement, le dispositif émetteur 2 est une station de base, et le dispositif récepteur 3 est un terminal.
[0053] La suite de la description vise plus spécifiquement un réseau de
télécommunications mobile offrant un mode de communication selon un mode TDD (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Time Division Duplex »).
[0054] Rien n’exclut cependant de considérer d’autres types de réseaux de
télécommunications sans fil, fixes ou mobiles, fonctionnant en mode TDD, mais également en mode FDD (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Frequency Division Duplex »), l’homme de l’art étant apte à réaliser les ajustements nécessaires pour adapter l’invention telle que décrite ci-après. [0055] Le dispositif émetteur 2 et le dispositif récepteur 3 sont séparés par un canal de propagation 4. On suppose ici que le système 1 de communication utilise lors des communications entre le dispositif émetteur 2 et le dispositif récepteur 3, une forme d’onde multi-porteuse de type OFDM (pour « Orthogonal Frequency Division Multiplexing » en anglais). L’utilisation d’une telle forme d’onde a pour conséquence que pour une (sous-)porteuse donnée, le canal de propagation 4 est plat en fréquence (i.e. toutes les fréquences sont atténuées de façon similaire par le canal de propagation 4) et s’écrit sous la forme d’une matrice complexe notée H, de dimension égale au produit du nombre d’antennes de réception considéré (N dans cet exemple) par le nombre d’antennes d’émission considéré (M dans cet exemple de réalisation). En raison de cette propriété, dans la suite de la description, on ne décrit l’effet de l’invention qu’en référence à une seule porteuse, l’invention s’appliquant de la même façon aux autres porteuses sur lesquelles s’appuie la forme d’onde utilisée par le système 1 de communication.
[0056] Pour la suite de la description, on note He et Hr les matrices des canaux
respectivement associées au dispositif émetteur 2 et au dispositif récepteur 3 pour communiquer de l’un vers l’autre. Autrement dit, la matrice He
(respectivement Hr) correspond au canal allant dans le sens émetteur vers récepteur (respectivement au canal allant dans le sens récepteur vers émetteur).
[0057] Par ailleurs, dans le cadre de la présente invention, on considère que le
dispositif récepteur 3 a la connaissance du canal He.
[0058] Comme indiqué précédemment, dans l’exemple envisagé ici, on se place
dans un contexte de communications en mode TDD. Dans un tel contexte, il est généralement admis une réciprocité de canaux se traduisant par le fait que les matrices He et Hr sont alors considérées comme sensiblement équivalentes. Si en outre l’estimation de ces matrices est de bonne qualité, on obtient également que la matrice de canal H est sensiblement équivalente aux matrices He et Hr.
[0059] Ainsi, dans l’exemple décrit ici (mode TDD), la connaissance du canal He par le dispositif émetteur 2 résulte typiquement de l’envoi, par le dispositif récepteur 3 vers le dispositif émetteur 2, de séquences comprenant des symboles pilotes (aussi appelées « séquences pilotes »). Sur la base des séquences reçues, le dispositif émetteur 2 peut estimer le canal Hr, et en déduit ensuite le canal He par réciprocité. On comprend donc que dans l’exemple décrit ici, le dispositif récepteur 3 dispose de la connaissance du canal He avant le dispositif émetteur 2.
[0060] Aucune limitation n’est attachée à la manière dont le dispositif récepteur 3 acquiert la connaissance du canal He. D’une manière générale, l’estimation d’un canal de propagation dans un réseau sans fil est une opération classique connue de l’homme de l’art, aussi bien dans un mode TDD que FDD, et par conséquent non détaillée ici plus avant.
[0061 ] Le dispositif émetteur 2 est configuré pour appliquer en émission, sur les données qu’il envoie au dispositif récepteur 3, un précodage qui s’appuie sur une connaissance, en chaque instant, par le dispositif émetteur 2 du canal de propagation 4 qui le sépare du dispositif récepteur 3 (i.e. des coefficients de la matrice H).
[0062] Le précodage que le dispositif émetteur 2 se destine à appliquer vise à
optimiser, au regard d’un critère d’exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers le dispositif récepteur 3. Le nombre de flux de données indépendants pouvant être envoyés de manière simultanée par le dispositif émetteur 2 au dispositif récepteur 3 est noté K, et est classiquement inférieur ou égal au plus petit nombre parmi les entiers N et M.
[0063] Ledit critère d’exploitation correspond par exemple à un critère de qualité de service de la transmission de données (maximisation du débit ou de la puissance reçue au niveau du dispositif émetteur 3, absence d’interférence entre symboles temporels au niveau du dispositif émetteur 3, etc.). Des exemples connus de précodeurs aptes à optimiser un critère de qualité de service sont par exemple ceux de type forçage à zéro (ou ZF pour « Zéro Forcing » en anglais), ceux de type transmission à ratio maximal (ou MRT pour « Maximum Ratio Transmission » en anglais), ceux réalisant une formation de faisceaux propres (ou «
eigenbeamforming » en anglais), ceux réalisant une formation de faisceaux par décomposition en valeurs propres (ou « SVD » pour « Singular Value
Décomposition » en anglais), etc.
[0064] Pour la suite de la description, on considère que le précodage destiné à être appliqué par le dispositif émetteur 2 est de type MRT, de sorte à optimiser un critère de qualité de service correspondant à une maximisation du débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3. Le choix d’un tel précodeur ne constitue bien sûr qu’une variante d’implémentation de l’invention, tout autre précodeur basé sur la connaissance du canal d’émission et permettant de transporter simultanément plusieurs flux de données pouvant être considéré.
[0065] On note que dans la mesure où le système 1 de communication utilise une technique de multiplexage de type OFDM, l’application d’un précodage par le dispositif émetteur 2 correspond à l’utilisation par ce dernier d’un précodeur admettant une représentation sous forme d’une matrice à coefficients complexes et de dimension égale à M x K (i.e. M multiplié par K).
[0066] Par ailleurs, rien n’exclut non plus de considérer un critère d’exploitation qui diffère d’un critère de qualité de service, comme par exemple , un critère d’efficacité spectrale du réseau prenant en compte des interférences générées sur d’autres utilisateurs, ou un critère d’efficacité énergétique du réseau, ou bien encore un critère d’exploitation combinant plusieurs critères entre eux, ces critères pouvant être de type qualité de service ou non.
[0067] Il faut donc comprendre que le critère d’exploitation est un critère fixé par une entité propriétaire du système de communication, comme par exemple une entreprise souhaitant proposer des services de communication aptes à satisfaire des clients dans le cadre d’une optimisation de la qualité de service. Par conséquent, ledit critère d’exploitation diffère de tout cadre réglementaire auquel le système 1 de communication est susceptible d’être confronté en raison d’une législation nationale lui étant applicable.
[0068] Dans le présent mode de réalisation, le dispositif émetteur 2 est associé à une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, en dehors d’une zone définie autour dudit dispositif émetteur, dite « zone réglementaire », d’une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique. Comme mentionné précédemment, une telle contrainte résulte d’un cadre réglementaire lié à la législation en vigueur là où le système 1 de communication est implanté.
[0069] Pour la suite de la description, on considère, à titre nullement limitatif, que le système 1 de communication est implanté en France. Dès lors, ce système 1 est soumis à un cadre réglementaire visant à définir des limites d’exposition du public aux émissions de champ électromagnétiques, tel que précisé dans le décret n° 2002-775. Plus particulièrement, on considère ici que les signaux radioélectriques générés par le dispositif émetteur 2 ont une fréquence comprise entre 2 GHz et 300 GHz. Dès lors, la réglementation indique dans son annexe 2.2 (tableau A) que la valeur seuil de champ électrique E à ne pas dépasser, pour une telle plage fréquentielle, est égale à 61 V/m (volt par mètre).
[0070] Par ailleurs, on considère également pour la suite de la description un
scénario d’émission correspondant à un environnement rural (scénario Rma, acronyme de l’expression anglo-saxonne « Rural Macrocell ») pour lequel le dispositif émetteur est implémenté en hauteur, à savoir ici une hauteur de 35 mètres. En outre, une distance réglementaire D est ici imposée par des contraintes d’implémentation géographique du dispositif émetteur 2 (hauteur du dispositif émetteur 2, ainsi que typiquement une zone d’accès interdite au public autour dudit dispositif émetteur 2), et définie par exemple par une entité en charge de la gestion du système 1 de communication (par exemple un opérateur téléphonique). Cette distance D correspond à une distance comptée à partir du dispositif émetteur 2.
[0071 ] Selon ces hypothèses, il est possible d’estimer une puissance reçue à la distance D du dispositif émetteur 2. Corrélativement, il est possible d’estimer une puissance maximale d’émission de type PIRE associée au dispositif émetteur 2 correspondant à ladite puissance reçue lorsque la valeur seuil de 61 V/m est atteinte à la distance D. Cette estimation, sous l’hypothèse d’une propagation en espace libre, s’obtient grâce à la formule suivante :
E = sqrt(30*PIRE)/D
où l’unité de E est le volt par mètre, l’unité de PIRE est ici le Watt (la conversion entre des Watts et des dBm étant connue de l’homme de l’art), et où l’unité de D est le mètre. Ainsi, dans le présent exemple de réalisation, la puissance maximale d’émission est calculée sensiblement égale à 63 kW (soit 78 dBm).
[0072] Ladite zone réglementaire est alors en correspondance avec ladite puissance maximale d’émission PIRE, comme cela a déjà été décrit ci-avant dans le cas des figures 1 A et 1 B (dans les figures 1A et 1 B, ladite puissance maximale PIRE est représentée sous la forme d’un cercle C_P). [0073] Il convient de noter que l’exemple précédent concernant la France a été donné à titre purement illustratif. Ainsi, aucune limitation n’est attachée au pays pouvant être considéré, l’homme de l’art étant en mesure d’accéder au cadre réglementaire adhoc.
[0074] Rien n’exclut non plus de considérer d’autres plages de fréquences pour les signaux émis par le dispositif émetteur 2, de sorte à obtenir une valeur seuil pour le champ électrique qui soit différente de 61 V/m. De manière générale, aucune limitation n’est attachée au type de réseau de communication utilisé, comme cela a été mentionné ci-avant, ni à la plage fréquentielle considérée. En outre, d’autres scénarios d’émission peuvent aussi être envisagés, comme par exemple des scénarios Umi ou Uma (acronymes respectifs des expressions anglo- saxonnes « Urban Microcell », « Urban Macrocell »).
[0075] En outre, la quantité électromagnétique considérée dans la suite de la
description pour la contrainte réglementaire concerne la puissance maximale d’émission PIRE, dont le calcul est présenté ci-avant en fonction de la valeur seuil du champ électrique et de la distance réglementaire. Toutefois, rien n’exclut de considérer une autre quantité électromagnétique, comme par exemple ladite valeur seuil de champ électrique, voire éventuellement encore une autre quantité, comme par exemple une intensité de champ magnétique (exprimée en ampères par mètre), une induction magnétique (exprimée en teslas), etc. D’une manière générale, l’homme de l’art sait traduire une valeur seuil associée à une quantité électromagnétique donnée en une valeur seuil équivalente associée à une autre quantité électromagnétique.
[0076] Enfin, rien n’exclut que la zone réglementaire soit déterminée autrement que grâce à une formule de calcul. Par exemple, une telle zone peut correspondre à une zone délimitée suite à une campagne de mesures sur site, autour d’un dispositif émetteur de même type et au moyen d’outils dédiés, comme par exemple une sonde isotropique large bande, un analyseur de spectre, etc. Selon encore un autre exemple, la zone réglementaire est obtenue par simulations numériques à partir d’une modélisation du dispositif émetteur 2, en prenant en compte l’environnement autour de ce dernier. On rappelle également qu’aucune limitation n’est attachée à la forme de la zone réglementaire définie autour du dispositif émetteur 2. [0077] Conformément à l’invention, le dispositif récepteur 3 est configuré pour effectuer des traitements visant à déterminer et fournir au dispositif émetteur 2 une matrice de précodage P_2. Cette matrice P_2 vise à optimiser, au regard du critère d’exploitation, l’émission de flux de données vers ledit dispositif récepteur 3. De plus, ladite matrice P_2 et la contrainte réglementaire (à savoir donc ladite zone réglementaire, ainsi que la valeur seuil relative à une quantité
électromagnétique) sont ensuite toutes deux utilisées par le dispositif émetteur 2 pour effectuer des traitements visant à déterminer au moins un précodeur apte, notamment, à diminuer la puissance rayonnée, de sorte que la contrainte réglementaire soit respectée dans la direction d’un faisceau pour lequel la valeur seuil était auparavant dépassée.
[0078] Les traitements effectués par les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3 sont réalisés en mettant en oeuvre un procédé de détermination d’au moins un précodeur. A cet effet, chacun de ces dispositifs comporte par exemple un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels sont mémorisés des données et un programme d'ordinateur, sous la forme d'un ensemble
d'instructions de code de programme à exécuter pour mettre en oeuvre tout ou partie des étapes du procédé de détermination d’au moins un précodeur.
Alternativement ou en complément, chacun de ces dispositifs comporte également un ou des circuits logiques programmables, de type FPGA, PLD, etc., et / ou circuits intégrés spécialisés (ASIC), et / ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc. adaptés à mettre en oeuvre tout ou partie des étapes du procédé de détermination d’au moins un précodeur.
[0079] En d'autres termes, chaque dispositif destiné à effectuer des traitements
comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (programme d'ordinateur spécifique) et / ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, etc.) pour mettre en oeuvre tout ou partie des étapes du procédé de détermination d’au moins un précodeur.
[0080] Conformément à l’invention, les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3 ont tous deux la connaissance d’une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles. [0081 ] Ladite matrice G a notamment pour objectif de faciliter la lecture de ladite matrice P_2 destinée au dispositif émetteur 2. Plus particulièrement, et comme cela est explicité ultérieurement, la matrice G permet d’identifier quelles directions de l’espace sont sollicitées par la matrice P_2 destinée à être utilisée par le dispositif émetteur 2 pour satisfaire le seul critère d’exploitation.
[0082] Chaque précodeur de la matrice G correspond à un vecteur de précodage noté gj, l’indice i étant compris dans l’intervalle [1 , L], où L est un nombre entier strictement supérieur à 1 correspondant au nombre de directions distinctes considérées pour ladite matrice G. En outre, un tel vecteur de précodage g_i est un vecteur à coefficients complexes de taille égale à M (nombre d’antennes d’émission).
[0083] Pour la suite de la description, la direction associée à un vecteur g_i est également identifiée par ledit indice « i », sans que cela n’entraine de confusion. Pour désigner une telle direction, l’expression « direction i » est utilisée.
[0084] Chaque précodeur gj étant associé à une direction i définie de l’espace, son application au dispositif émetteur 2, pour l’émission d’un flux de données, génère un faisceau dans ladite direction i. Dit encore autrement, l’application d’un précodeur gj au dispositif émetteur 2 génère un diagramme d’antennes pour lequel la puissance rayonnée PIRE est maximisée selon la direction i.
[0085] On comprend ainsi que la matrice G correspond à une collection de vecteurs gj (ou encore une collection de faisceaux), si bien qu’il admet également une représentation sous forme de matrice de dimension égale à M x L. Chaque vecteur colonne de cette matrice G correspond donc à un des vecteurs g_i.
[0086] Dans un mode particulier de mise en œuvre, les directions i associées aux précodeurs g_i de la matrice G sont orthogonales entre elles. Par exemple, dans le cas d’un réseau linéaire d’antennes d’émission (réseau dit « Uniform Linear Array » dans la littérature anglo-saxonne) dont l’espacement e entre antennes est égal à l/2, le vecteur g_i suivant : correspond à un précodeur pointant dans la direction i égale à Q, par rapport à un axe perpendiculaire audit réseau d’antennes d’émission (j représente quant à lui un nombre complexe dont le carré est égal à -1 ). Si l’angle Q, considéré vérifie la relation suivante :
, , ,
il existe k entier tel que
il résulte des propriété de la fonction sinus que, d’une part,
2 i L
sin QΪ =— pour i = 0, (fe = 0)
L 2
de sorte que les angles parcourant l’intervalle [0°, 90°] sont décrits, et d’autre part
de sorte que les angles parcourant l’intervalle [-90°, 0°] sont décrits. On comprend donc que les vecteur g_i construits de cette manière sont associés à des directions distinctes aptes à être réparties uniformément dans le plan en fonction du nombre L. Par ailleurs, lorsque l’angle Q, vérifie les relations ci- dessus, le vecteur gj correspond, de manière connue de l’homme de l’art, à une colonne de la matrice dite « matrice de Transformée de Fourier Discrète » dont l’élément placé à la ligne m, avec m=1 , ... ,M, et à la colonne i, avec donc i=1 , ... , L, s’écrit :
Les vecteurs g_i ainsi définis sont orthogonaux entre eux pour le produit scalaire hermitien induisant la norme matricielle de Frobenius.
[0087] Rien n’exclut cependant de considérer des précodeurs gj non orthogonaux entre eux pour ledit produit scalaire hermitien, dès lors que leurs directions respectives restent distinctes entre elles. Par exemple, de manière sensiblement similaire à l’exemple précédent dans lequel la matrice G est une matrice de Transformée de Fourier, il est possible d’envisager des vecteurs de précodage gj de sorte que l’élément placé à la ligne m et à la colonne i de la matrice G s’écrive :
les nombres b, étant compris entre 0 et 1 , et tous distincts entre eux. Un vecteur gj ainsi formé correspond, de manière connue de l’homme de l’art, à un vecteur dit « vecteur DFT sur-échantillonné » (« DFT » étant l’acronyme de « Discrète Fourier transform » dans la littérature anglo-saxonne).
[0088] L’invention ne se limite pas plus à l’hypothèse d’une configuration linéaire du réseau d’antennes d’émission. Ainsi, rien n’exclut de considérer par exemple un réseau d’antennes réparties uniformément suivant des directions verticale et horizontale (réseau dit « Uniform Plane Array » dans la littérature anglo- saxonne). Dans ce cas, un vecteur de précodage peut par exemple correspondre au produit de kronecker de vecteurs colonnes appartenant à une matrice de Transformée de Fourier, par exemple un produit de kronecker entre un vecteur associé à un angle d’élévation et un vecteur associé à un angle d’azimuth.
[0089] D’une manière générale, aucune limitation n’est attachée à la forme de
matrice G, dès lors que les directions considérées sont distinctes. On note toutefois que les vecteurs de précodage g_i sont préférentiellement conçus de sorte que le recouvrement des diagrammes d’antennes respectivement associés à ces vecteurs de précodage est minimisé. Par « recouvrement minimisé », on fait référence ici à une configuration dans laquelle, quelle que soit la direction envisagée, le produit des puissances rayonnées par les antennes d’émission, par application des différents précodeurs g_i, correspond à une puissance PIRE inférieure à une valeur seuil en correspondance avec la puissance maximale d’émission imposée par la contrainte réglementaire en dehors de la zone autour du dispositif émetteur 2. Le fait de concevoir la matrice G de cette manière permet avantageusement de faciliter la mise en œuvre de l’invention, telle que décrite en détail ci-après, pour assurer un respect de la contrainte réglementaire par le dispositif émetteur 2. [0090] Sans perte de généralité, on considère pour la suite de la description, ceci essentiellement dans un but de simplification des notations, que les colonnes de la matrice G sont orthogonales et normalisée à 1. Cela revient à considérer que le produit GlG est égal à la matrice identité (de dimension L).
[0091 ] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la matrice G correspond à une matrice déterminée. Par exemple, la matrice G est stockée par les moyens de mémorisation du dispositif récepteur 3. L’obtention de cette matrice par le dispositif émetteur 2 résulte alors d’un échange avec le dispositif récepteur 3. Inversement, et selon un autre exemple, la matrice G est préalablement stockée par les moyens de mémorisation du dispositif émetteur 2 qui l’échange avec le dispositif récepteur 3.
[0092] Selon encore un autre exemple, la matrice G est stockée par des moyens de mémorisation annexes du système 1 de communication, comme par exemple une base de données stockée sur un serveur. Ces moyens de mémorisation annexes sont distincts des moyens de mémorisation respectifs des dispositifs émetteur 2 et récepteur 3, ces derniers obtenant la matrice G via des moyens de communication du système 1 de communication. Une fois ladite matrice G transmise, les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3 la stockent dans leurs moyens de mémorisation respectifs, de sorte à pouvoir mettre en oeuvre le procédé de détermination selon l’invention.
[0093] Aucune limitation n’est attachée à la configuration desdits moyens de
communication, qui peuvent être filaire ou sans fil, ainsi qu’utiliser tout type de protocole de transport connu.
[0094] On note que lorsque la matrice G est déterminée, celle-ci peut être donnée dans le standard. Ainsi, une spécification technique du standard contiendra une description détaillée de la matrice G à laquelle les implémentations des dispositifs émetteur 2 et récepteur 3 devront se référer.
[0095] Alternativement, la matrice G est déterminée directement par les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3. Par exemple, l’obtention de la matrice G correspond à un calcul des coefficients de cette matrice par les dispositifs émetteur 2 et récepteur 3. [0096] La figure 3 représente schématiquement sous forme d’ordinogramme un mode de mise en œuvre, selon l’invention, du procédé de détermination d’au moins un précodeur pour le dispositif émetteur 2.
[0097] Tel qu’illustré dans la figure 3, le procédé de détermination d’au moins un précodeur comporte plusieurs étapes. Dans son principe général, ledit procédé consiste tout d’abord en une détermination, par le dispositif récepteur 3, d’un précodeur P_2 optimisant le critère d’exploitation. Ce précodeur P_2, par la suite transmis au dispositif émetteur 2, est obtenu en fonction des précodeurs de la matrice G, de sorte à pouvoir identifier précisément des directions d’émission suivant lesquelles la contrainte réglementaire n’est pas respectée en dehors de ladite zone. Un autre précodeur est finalement déterminé par le dispositif émetteur 2 pour garantir une diminution ciblée de la puissance rayonnée du dispositif émetteur 2, plus particulièrement selon les directions de faisceaux pour lesquels la valeur seuil était auparavant dépassée, de sorte que la contrainte réglementaire soit respectée.
[0098] Le procédé de détermination comporte dans un premier temps une étape E10 de détermination, par le dispositif récepteur 3 et en fonction du canal He, d’une matrice de précodage P_2 permettant d’optimiser, au regard d’un critère d’exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur (3). En outre, ladite matrice P_2 est déterminée sous contrainte de s’exprimer sous la forme G x V_2.
[0099] Comme cela a été mentionné auparavant, la simple lecture d’une matrice de précodage telle que déterminée dans l’art antérieur ne permet pas, sauf cas particulier, de déterminer facilement les directions associées aux faisceaux d’émission permettant de maximiser le débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3. Dès lors, le fait de représenter la matrice P_2 en fonction de la matrice G permet de palier à ce défaut.
[0100] Dans un mode particulier de mise en œuvre, la détermination de la matrice P_2 comporte une détermination d’une matrice de précodage P_1 permettant d’optimiser, indépendamment de la matrice G et au regard dudit critère d’exploitation, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur 3. La matrice P_2 correspond alors à une projection de la matrice P_1 sur la matrice G.
[0101 ] Une telle matrice de précodage P_1 est donc déterminée par le dispositif récepteur 3 sur la base de sa connaissance du canal He. Elle est de dimension égale à M x K, et correspond dans le présent mode de mise en œuvre à une matrice permettant d’obtenir un précodage de type MRT pour optimiser le critère d’exploitation. Par exemple, et comme cela est connu dans le cas d’un précodage de type MRT, la matrice P_1 est déterminée égale à lH, c’est-à-dire la transposée conjuguée de la matrice de canal H (l’indice « t » appliqué à une matrice correspond ainsi à l’opération de transposition-conjugaison).
[0102] Il convient de noter que les représentations des matrices de précodage dans le cas où le précodeur diffère d’un précodeur MRT sont bien connues de l’homme de l’art. Ces détails ne sont donc pas rappelés ici car sortant du cadre de l’invention.
[0103] Dans la mesure où la matrice G est formée de vecteurs colonnes
orthogonaux et unitaires, la projection v_proj d’un vecteur v de dimension M sur l’espace des colonnes de la matrice G correspond à une projection orthogonale et vérifie la relation suivante :
v_proj = G x (lG x v).
[0104] Aussi, dans le présent mode de mise en œuvre, si on note pi<_1 et pi<_2 les k- ème colonnes respectives des matrices P_1 et P_2, ledit vecteur p^_2 vérifie la relation suivante pour tout k compris entre 1 et K (le nombre de flux de données à émettre) :
Pk_2 = G x ^G x pk ).
Cette formulation de la matrice P_2 implique que chaque vecteur colonne p^_2 s’exprime comme une combinaison linéaire des vecteurs colonnes de la matrice G. Ainsi le fait de projeter la matrice P_1 sur la matrice G permet d’obtenir une représentation détaillée, en termes de direction i de l’espace, de la manière dont agit un précodeur associé à un vecteur colonne rk_1 de ladite matrice P_1 . Cette représentation détaillée est encodée dans la matrice P_2 qui résulte de cette projection. On comprend alors que la matrice P_2 est également de taille M x K. [0105] Pour la suite de la description, on adopte une notation compacte en désignant par vi<_2 le vecteur (lG pi<_1 ), pour tout indice k compris entre 1 et K. Les coefficients d’un tel vecteur V|<_2 correspondent donc à une combinaison linéaire des vecteurs g_i pour obtenir le vecteur ri<_2. Il résulte de ce choix de notation que le k-ième vecteur colonne de ladite matrice V_2 (qui est de taille L x K), est vi<_2. La matrice V_2 comporte donc toute l’information relative aux combinaisons linéaires exprimant le précodeur P_2 en fonction des précodeurs g_i de la matrice G, et donc in fine en fonction des directions associées auxdits
précodeurs g_i.
[0106] Il convient de noter que le choix consistant à déterminer P_2 en réalisant une projection orthogonale de P_1 sur l’espace engendré par les vecteurs colonnes de G ne constitue qu’une variante d’implémentation de l’invention. En effet, l’expression de P_1 en fonction de la matrice G peut être vue, de manière plus générale, comme la recherche d’une solution à un problème d’optimisation consistant à minimiser une distance entre le précodeur P_1 et l’espace engendré par les vecteurs colonnes de G. La formulation de ce problème d’optimisation peut varier, notamment, en fonction de la norme considérée pour évaluer ladite distance.
[0107] De manière encore plus générale, toute méthode d’optimisation connue de l’homme de l’art peut être mise en œuvre pour résoudre le problème
d’optimisation sous contrainte visant à obtenir la matrice P_2. Ainsi, la
détermination préalable de matrice P_1 n’est en rien essentielle à l’invention.
[0108] Pour la suite de la description, on considère la situation selon laquelle la
valeur seuil définie par la puissance maximale d’émission PIRE est dépassée en dehors de la zone réglementaire suivant au moins un des faisceaux lorsque le dispositif émetteur 2 émet au moyen de la matrice P_2. Une telle situation est par exemple illustrée dans la figure 1A.
[0109] Une fois la matrice P_2 ainsi déterminée, le procédé de détermination
comporte une étape E20 de transmission, du dispositif émetteur 3 vers le dispositif récepteur 2, de la matrice V_2.
[0110] Dans la mesure où le dispositif émetteur 2 a déjà la connaissance de la
matrice G, on comprend qu’il peut facilement obtenir la matrice P_2 à partir de V_2. En outre, le fait de transmettre la matrice V_2 au dispositif émetteur 2 est particulièrement avantageux étant donné que la dimension L x K de V_2 est inférieure à la dimension M x K de P_2. Autrement dit, la transmission de V_2 permet de diminuer le nombre de données échangées entre les dispositifs récepteur 3 et émetteur 2. Enfin, il est plus avantageux que le dispositif émetteur 2 mémorise V_2 au lieu de P_2, eu égard aux tailles respectives de ces matrices.
[0111 ] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, la matrice V_2 est compressée préalablement à sa transmission. De cette manière, les ressources nécessaires à la transmission de V_2 sont optimisées.
[0112] Par exemple, la compression de la matrice V_2 correspond à une
quantification des coefficients de ladite matrice V_2. Il est à noter qu’une telle compression est considérée comme connue de l’homme de l’art, et n’est donc pas détaillée plus avant.
[0113] Selon un autre exemple, les indices des lignes non nulles (c’est-à-dire
comportant au moins un coefficient non nul) de V_2 sont mémorisés dans une liste. Cette liste est ensuite classée par ordre croissant (ou bien décroissant) de satisfaction du critère d’exploitation. Autrement dit, un premier indice de la liste est considéré comme supérieur à un deuxième indice de la liste lorsque l’estimation du débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3 grâce au précodeur correspondant à la ligne de V_2 associée audit premier indice est supérieure à l’estimation du débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3 grâce au précodeur correspondant à la ligne de V_2 associée audit deuxième indice. La liste ainsi ordonnée représente une compression de la matrice V_2, et est transmise au dispositif émetteur 2. Ce dernier est alors apte à décompresser ladite liste ordonnée, et ainsi retrouver la matrice V_2.
[0114] D’une manière générale, toute méthode connue de l’homme de l’art apte à réduire la quantité de données transmise au dispositif émetteur 2, suite au calcul de la matrice P_2, peut être mise en oeuvre.
[0115] Rien n’exclut par ailleurs non plus que le dispositif récepteur 3 transmette directement la matrice P_2 au dispositif émetteur 2 à la place de la matrice V_2.
[0116] Par la suite, le procédé de détermination comporte une étape E30
d’identification, par le dispositif émetteur 2 et parmi les directions associées aux précodeurs de la matrice G, de directions dites « directions de dépassement DP » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n’est pas respectée lorsque le dispositif émetteur 2 est associé audit précodeur P_2.
[0117] Par « direction de dépassement », on fait donc référence ici à une direction i suivant laquelle la puissance rayonnée PIRE est dépassée en dehors de la zone réglementaire.
[0118] De manière symétrique, et pour le reste de la description, une direction
associée à un précodeur de la matrice G et distincte desdites directions de dépassement est dite « direction de non dépassement N DP ».
[0119] Ladite étape E30 a donc pour objectif d’identifier des directions de
dépassement DP parmi les directions respectivement associées aux précodeurs 9_i·
[0120] Dans un mode particulier de mise en œuvre, l’étape E30 d’identification
comporte, pour chaque direction i de la matrice G, et dans un premier temps, une estimation de la puissance F rayonnée en espace libre par le dispositif émetteur 2 et reçue en dehors de ladite zone réglementaire suivant ladite direction i. Par exemple, ladite puissance rayonnée F est estimée en bordure de ladite zone, c’est-à-dire au niveau de la limite géographique correspondant à la distance réglementaire utilisée pour calculer la puissance maximale d’émission associée à la contrainte réglementaire. L’évaluation de ladite puissance F s’effectue au moyen de la formule suivante :
F = | |H x G x V_2||2,
où :
- Hj désigne la matrice de canal pour une antenne de réception sous l’hypothèse d’une émission de flux de données en espace libre. Cette matrice H , dans la mesure où elle est associée à une seule direction i, correspond en fait à un vecteur ligne comportant M colonnes, de sorte que la quantité Hj x G x V_2 forme un vecteur comportant K colonnes. Ce vecteur Hj est par exemple estimé par calculs, par simulations numériques ou bien encore par des mesures
préalablement réalisées, par exemple en prenant en compte le diagramme d’émission des antennes du dispositif émetteur 2. L’obtention d’un tel vecteur Hj étant connue de l’homme de l’art, elle n’est pas détaillée plus avant ici. - 1|.||2 désigne la norme euclidienne d’un vecteur (i.e. la somme des carrés des valeurs absolues des composantes d’un vecteur).
[0121 ] Dans un deuxième temps, une fois que la puissance rayonnée a été calculée, l’étape E30 comporte pour la direction i considérée une comparaison de ladite puissance F avec une valeur seuil, de sorte à déterminer si ladite direction i correspond à une direction de dépassement DP. La valeur seuil considérée ici correspond à la puissance maximale d’émission associée à la contrainte réglementaire.
[0122] Dès lors, en reprenant les notations précédentes, on en déduit que si la
quantité ||Hj x G x V_2||2 dépasse la valeur seuil en puissance, la direction i considérée est identifiée comme étant une direction de dépassement DP.
[0123] Ainsi, une fois l’étape E30 achevée, c’est-à-dire une fois toutes les directions i associées aux précodeurs g_i testées, on dispose de vecteurs colonnes de la matrice G pour lesquel les directions associées sont des directions de
dépassement DP. Il importe de noter que le nombre de directions de
dépassement DP est supérieur ou égal à 1 , puisqu’il a été supposé que le dispositif émetteur 2 ne respecte pas la contrainte réglementaire lorsqu’il émet au moyen de la matrice P_2, mais non nécessairement strictement supérieur à 1.
[0124] Une fois lesdites directions de dépassement DP identifiées, le procédé de détermination comporte une étape E40 de détermination, par le dispositif émetteur 2, d’une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement DP lorsque le dispositif émetteur est associé à la matrice P_3.
[0125] Ainsi, la matrice P_3 cible une réduction de puissance rayonnée
spécifiquement suivant les directions de dépassement DP qui ont été identifiées. Ladite matrice P_3 permet donc non seulement de respecter la contrainte réglementaire, mais également, de limiter très efficacement la dégradation du critère d’exploitation en comparaison avec les solutions de l’art antérieur.
[0126] Dans un mode particulier de mise en oeuvre, l’étape E40 de détermination de la matrice P_3 est exécutée de manière itérative. A cet effet, l’étape E40 comporte, pour chaque direction de dépassement DP, et au cours d’une première itération associée à cette direction de dépassement DP, une estimation de la puissance rayonnée en espace libre par le dispositif émetteur 2 associé à la matrice P_2 et reçue en dehors de ladite zone réglementaire suivant ladite direction de dépassement DP.
[0127] Ainsi, comme expliqué auparavant, il s’agit ici d’évaluer la quantité F égale à ||Hj x G x V_2||2, où Hj correspond ici au vecteur de canal d’émission en espace libre pour la direction de dépassement DP considérée au cours de itération.
Bien entendu, lorsque cette quantité a déjà été estimée lors de l’étape E30 d’identification, elle peut être stockée par les moyens de mémorisation du dispositif émetteur 2, qui peut dès lors la réutiliser sans avoir à effectuer à nouveau les calculs correspondants.
[0128] Toujours au cours de la même itération, et pour la direction de dépassement DP considérée, l’étape E40 comporte ensuite une mise à jour du précodeur P_2, de sorte que la puissance rayonnée en espace libre par le dispositif émetteur 2 associé à la matrice P_2 mis à jour et reçue en dehors de ladite zone
réglementaire suivant ladite direction de dépassement DP est inférieure à la puissance reçue estimée avant ladite mise à jour.
[0129] Par exemple, pour l’indice i appartenant à l’intervalle [1 , L] et associé à la direction de dépassement DP considérée, les coefficients situés sur la ligne d’indice i de la matrice V_2 sont diminués d’un pas déterminé, par exemple égal à 1 Watt. On comprend que le fait de modifier ainsi les coefficients de V_2 implique une modification des coefficients de la matrice P_2, celle-ci étant égale à G x V_2. Ainsi, en mettant à jour la matrice V_2, on met à jour la matrice P_2. En outre, en diminuant les coefficients placés sur la ligne i de la matrice V_2, on réduit la puissance rayonnée suivant la direction de dépassement DP
considérée.
[0130] Une fois que la matrice V_2 (et donc in fine la matrice P_2) a été mise à jour, la quantité F égale à ||Hj x G x V_2||2 est à nouveau évaluée (donc au cours d’une itération suivante) et comparée à la valeur seuil en puissance. Si cette quantité est inférieure à la valeur seuil, cela signifie que la puissance rayonnée suivant la direction de dépassement DP initiale a suffisamment décru pour que la contrainte réglementaire soit désormais respectée suivant cette direction, qui ne constitue dès lors plus une direction de dépassement DP. [0131 ] A l’inverse, si la quantité F est supérieure à la valeur seuil en puissance, les coefficients situés sur la ligne d’indice i de la matrice V_2 (déjà mise à jour précédemment) sont à nouveau diminués dudit pas déterminé. Ce processus est répété jusqu’à ce que la quantité F soit inférieure à la valeur seuil en puissance, autrement dit jusqu’à ce que la contrainte réglementaire soit respectée suivant ladite direction de dépassement DP considérée.
[0132] Cette mise à jour de la matrice P_2 est réalisée pour toutes les directions de dépassement DP identifiées au cours de l’étape E30. La matrice P_3 finalement obtenue correspond à la dernière mise à jour de la matrice P_2, une fois toutes les directions de dépassement DP considérées.
[0133] Il convient de noter que ce mode particulier de mise en œuvre a été décrit en considérant que chaque direction de dépassement DP était traitée une à une et séparément. Ce choix de mise en œuvre ne constitue qu’une variante
d’implémentation de l’invention. Ainsi, il est possible d’envisager des itérations au cours desquelles plusieurs directions de dépassement DP sont considérées. Par exemple, si plusieurs directions de dépassements DP sont considérées simultanément, les coefficients des lignes correspondant à ces directions dans la matrice V_2 sont diminués dudit pas déterminé en parallèle.
[0134] Par ailleurs, rien n’exclut non plus de considérer un pas (pour la réduction des coefficients) qui diffère pour une ou plusieurs directions de dépassement, voire également pour un ou plusieurs coefficients d’une même ligne (ce qui revient à effectuer des itérations non pas ligne par ligne, mais coefficient par coefficient). En alternative, ou bien en complément, il est possible d’envisager un pas de réduction adaptatif, à mesure que la quantité F se rapproche du seuil de puissance, par exemple en évaluant la variation de la puissance rayonnée et reçue dans une direction de dépassement en fonction de la variation du pas. De cette manière, la mise à jour de la matrice P_2, et donc l’obtention de la matrice P_3, peut se faire de manière éclairée, en contrôlant finement la réduction de puissance d’émission du dispositif émetteur 2.
[0135] La figure 4 représente schématiquement les effets de l’application au
dispositif émetteur 2 de la figure 1 A de la matrice P_3. Pour rappel, il est considéré ici que les faisceaux représentés dans la figure 1 A sont formés au moyen de la matrice P_2.
[0136] Tel qu’illustré dans la figure 4, les tailles respectives des faisceaux F_2 à F_6 sont sensiblement identiques aux tailles correspondantes représentées dans la figure 1 A. Autrement dit, en comparaison avec la figure 1 B, aucune baisse de puissance d’émission n’a lieu suivant les faisceaux F_2 à F_6, ce qui limite efficacement la dégradation du critère d’exploitation (le débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3 dans le cas de la figure 4 est supérieur au débit reçu dans le cas de la figure 1 B). En outre, dans la figure 4, la taille du faisceau F_1 a diminué, en comparaison avec la taille représentée dans la figure 1 A, de sorte que ce faisceau F_1 est désormais contenu, de manière ajustée, dans le cercle C_P traduisant la puissance maximale d’émission pour respecter la contrainte réglementaire.
[0137] Pour la suite de la description, on note V_3 la matrice de taille L x K
correspondant à la dernière mise à jour de la matrice V_2 au cours de l’étape E40. Suivant une telle notation, on a donc que la matrice P_3 est égale à G x V_3.
[0138] La figure 5 représente schématiquement un premier mode préféré de mise en œuvre du procédé de détermination de la figure 3, dans lequel la matrice P_3 obtenue est mise à jour pour exploiter de manière améliorée le fonctionnement du dispositif émetteur 2 tout en respectant la contrainte réglementaire.
[0139] Tel qu’illustré sur la figure 5, le procédé de détermination comporte, pour au moins une direction de non dépassement NDP, une étape E50 de mise à jour de la matrice P_3, de sorte que :
- la puissance rayonnée en espace libre par le dispositif émetteur 2 associé à la matrice P_3 mis à jour et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de non dépassement NDP est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour,
- la contrainte réglementaire est respectée suivant ladite direction de non dépassement NDP.
[0140] Par exemple, de manière analogue à ce qui a été décrit précédemment pour la mise en œuvre de l’étape E40, et pour l’indice i appartenant à l’intervalle [1 , L] et associé à la direction de non dépassement NDP considérée, les coefficients situés sur la ligne d’indice i de la matrice V_3 obtenue à l’issu de l’étape E40 sont augmentés d’un pas déterminé.
[0141 ] On comprend que le fait de modifier ainsi les coefficients de V_3 implique une modification des coefficients de la matrice P_3. Ainsi, en mettant à jour la matrice V_3, on met à jour la matrice P_3. En outre, en augmentant les coefficients placés sur la ligne i de la matrice V_3, on augmente la puissance rayonnée suivant la direction de non dépassement NDP considérée.
[0142] L’augmentation des coefficients de la ligne i de la matrice V_3 s’effectue sous respect de la contrainte réglementaire. De cette manière, la matrice P_3 mise à jour permet de garantir que la puissance rayonnée reste inférieure à la valeur seuil en puissance (donc en champ électrique in fine) dans la direction de non dépassement NDP considérée. Une partie de la puissance de fonctionnement de l’antenne qui avait été abandonnée au cours de l’étape E40 pour satisfaire la contrainte réglementaire suivant les directions de dépassement DP est donc ici exploitée à nouveau pour améliorer le critère d’exploitation, tout en respectant la contrainte réglementaire.
[0143] Il faut noter que le mode illustré par la figure 5 a été décrit jusqu’à présent en considérant une mise à jour de la matrice P_3 pour une seule direction de non dépassement NDP. Toutefois, et de manière préférentielle, lorsqu’il existe une pluralité de directions de non dépassement NDP, toutes lesdites directions de non dépassement NDP sont considérées, par exemple de manière itérative. Autrement dit, les coefficients de la matrice V_3, pour les lignes correspondant à toutes ces directions de non dépassement NDP, sont augmentés d’un pas déterminé.
[0144] Alternativement, lorsqu’il existe une pluralité de directions de non
dépassement NDP, seule une partie de ces directions sont considérées. En procédant ainsi, on peut privilégier des directions de non dépassement NDP suivant lesquelles la puissance rayonnée, avant mise à jour, était
particulièrement faible.
[0145] D’une manière générale, aucune limitation n’est attachée à la manière dont sont considérées les directions de non dépassement NDP entre elles. Au surplus, il est également à noter que toutes les considérations techniques relatives à la détermination du pas lors de l’étape E40 s’appliquent encore ici (pas identique pour toutes les directions, pas différent entre une ou plusieurs directions, pas adaptatif, etc.).
[0146] La figure 6 représente schématiquement les effets de l’application au
dispositif émetteur 2 de la figure 1 A de la matrice P_3 mise à jour selon ledit premier mode préféré de mise en oeuvre. Tel qu’illustré dans la figure 6, les tailles respectives des faisceaux F_2 à F_6 sont désormais supérieures aux tailles correspondantes représentées dans la figure 4, sans toutefois que ces faisceaux ne sortent du cercle C_P. Autrement dit, la contrainte réglementaire est respectée par tous les faisceaux, le débit reçu au niveau du dispositif récepteur 3 dans le cas de la figure 6 étant toutefois supérieur au débit reçu dans le cas de la figure 4. En conséquence, le critère d’exploitation a été amélioré dans le cas de la figure 6. Cette amélioration résulte d’une redistribution vers les faisceaux F_2 à F_6 de la puissance abandonnée pour émettre dans la direction du faisceau F_1. Au demeurant, on note que la taille du faisceau F_1 reste identique entre la figure 4 et la figure 6.
[0147] La figure 7 représente schématiquement un second mode préféré de mise en oeuvre du procédé de détermination de la figure 2, dans lequel la matrice P_3 obtenue est mise à jour une pluralité de fois de sorte à obtenir une pluralité de matrices destinées à être utilisées tour à tour pour exploiter de manière améliorée le fonctionnement du dispositif émetteur 2, tout en respectant la contrainte réglementaire.
[0148] Tel qu’illustré dans la figure 7, le procédé de détermination comporte une
pluralité d’étapes E50 I de mises à jour. Ces étapes de mises à jour sont indépendantes les unes des autres. Par « indépendantes », on fait référence ici au fait que la matrice obtenue à l’issu d’une des étapes de mise à jour n’est pas utilisée pour l’exécution des autres étapes de mises à jour. En outre, lesdites étapes de mises à jour sont respectivement associées aux directions des faisceaux obtenus grâce à la matrice P_2 avec laquelle le dispositif émetteur 2 est initialement configuré. [0149] Ainsi, dans ce mode préféré, et pour une telle direction de faisceau donnée, la matrice P_3 est mise à jour de sorte que :
- la puissance rayonnée en espace libre par le dispositif émetteur 2 associé à la matrice P_3 mise à jour pour ladite direction de faisceau et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de faisceau est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour.
[0150] Dans un exemple de mise en œuvre, en reprenant les notations précédentes, le procédé comporte tout d’abord une identification des lignes V_{3, 1} de la matrice V_3 qui ne sont pas nulles (i.e. les lignes qui comportent au moins un coefficient non nul). Les indices I de ces lignes non nulles sont mémorisés. Puis, pour chacun desdits indices I mémorisés, considérés indépendamment les uns des autres, il est procédé à une mise à jour de la matrice P_3, de sorte à obtenir une pluralité de matrices P_3 mises à jour. Plus particulièrement, pour un tel indice I mémorisé, les coefficients de V_3 situés sur la ligne associée audit indice I sont augmentés de manière itérative d’un pas déterminé. Le processus est ensuite répété pour chacun desdits indices I mémorisés, de sorte à obtenir I matrices P_3 mises à jour.
[0151 ] En augmentant ainsi les coefficients de la matrice V_3 pour un indice I
mémorisé, on met à jour ladite matrice V_3, et donc également la matrice P_3. Par ailleurs, une telle augmentation a pour effet que la puissance rayonnée dans une seule des directions de faisceaux associées au précodeur P_1 augmente, jusqu’à potentiellement dépasser la contrainte réglementaire. Par contre, la contrainte réglementaire reste respectée suivant les autres directions de faisceaux.
[0152] On note là encore qu’aucune limitation n’est attachée à la manière dont est défini le pas déterminé au cours de chaque étape E50_l.
[0153] Par ailleurs, et tel qu’illustré dans la figure 7, les étapes E50_l de mises à jour sont réalisées les unes à la suite des autres, en considérant les différents indices I pour lesquels il existe des lignes non nulles dans la matrice V_3. Rien n’exclut cependant de considérer que lesdites étapes E50_l sont exécutées en parallèle. [0154] On comprend donc que dans ce second mode de préféré de mise en œuvre, chaque matrice P_3 mise à jour est susceptible de générer une violation de la contrainte réglementaire dans une seule des directions de faisceaux.
[0155] Le fait de déterminer de telles matrices P_3 mises à jour est avantageux dans le cadre d’un procédé spécifique d’émission d’au moins un flux de données selon l’invention. Pour un tel procédé d’émission, il est considéré que le dispositif émetteur 2 est, en sus de la contrainte réglementaire, également associé à une durée réglementaire d’émission. Une telle durée réglementaire d’émission correspond par exemple à une durée pendant laquelle la contrainte
réglementaire doit être respectée en moyenne suivant une direction de faisceau. Par « respectée en moyenne », on fait référence ici au fait que :
- la valeur seuil de la contrainte réglementaire peut être dépassée au cours de la durée réglementaire suivant la direction de faisceau considérée,
- la moyenne temporelle (calculée sur un intervalle temporel correspondant à la durée réglementaire) de la quantité électromagnétique considérée générée ne dépasse pas la valeur seuil correspondante en dehors de la zone réglementaire. A titre d’exemple nullement limitatif, la durée réglementaire est égale à 6 minutes.
[0156] Ledit procédé d’émission comporte en outre des étapes d’émission
successives associées respectivement auxdites matrices P_3 mises à jour, chacune desdites étapes d’émission étant réalisée pendant une fraction déterminée de la durée réglementaire d’émission, de sorte que ladite contrainte réglementaire est respectée en moyenne au cours de ladite durée réglementaire selon toute direction de faisceau.
[0157] Par exemple, si la durée réglementaire est égale à 6 minutes, et si on
considère six faisceaux d’émission, la fraction allouée à l’émission suivant chaque matrice P_3 mise à jour est égale à 1 minute.
[0158] Il convient de noter que ces exemples de durée réglementaire (6 minutes) et de fraction allouée à chaque matrice P_3 mise à jour (1 minute) sont donnés à titre purement illustratif. Ainsi rien n’exclut d’avoir d’autres valeurs de durée réglementaire et de fractions correspondantes (les dites fractions pouvant par exemple différées les unes des autres), dès lors que la contrainte réglementaire est satisfaite en moyenne suivant chaque direction de faisceau au cours de ladite durée réglementaire. Rien n’exclut non plus que la somme des fractions allouées respectivement aux matrices P_3 mises à jour soit inférieure à la durée réglementaire. Dans ce cas, on peut envisager d’utiliser pendant la durée restante (c’est-à-dire la durée réglementaire diminuée de la somme des fractions allouées) une autre matrice de précodage, comme par exemple la matrice P_2 (ou bien encore la matrice P_1 ), dès lors que la contrainte réglementaire est satisfaite en moyenne suivant chaque direction de faisceau au cours de ladite durée réglementaire.
[0159] Le fait d’utiliser ainsi successivement les différentes matrices P_3 mises à jour permet de limiter la violation de la contrainte réglementaire à une courte durée de temps. La contrainte réglementaire est ainsi satisfaite en moyenne. A cela s’ajoute le fait que, de manière analogue à la mise en œuvre décrite en référence à la figure 5, la puissance abandonnée lors de l’étape E40 pour respecter la contrainte réglementaire est ici redistribuée tour à tour pour l’émission de chacun des faisceaux pendant une durée déterminée. Au final, le critère d’exploitation est amélioré en moyenne dans le temps.
[0160] Les figures 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F représentent schématiquement les effets de l’application au dispositif émetteur 2 de la figure 1 A d’une pluralité de matrices P_3 mises à jour selon ledit deuxième mode préféré de mise en œuvre. Plus précisément, les figures 8A à 8F correspondent à des applications successives de matrices P_3 mis à jour et respectivement associés aux faisceaux F_1 à F_6. En outre, dans ces figures 8A à 8F, le dispositif émetteur 2 est associé à une durée réglementaire de 6 minutes, et chaque matrice P_3 mise à jour est appliquée au dispositif 2 pendant une durée de 1 minute.
[0161 ] Tel qu’illustré dans la figure 8A, les tailles respectives des faisceaux F_2 à F_6 sont sensiblement identiques aux tailles correspondantes représentées dans la figure 4 (et donc aussi représentées dans la figure 1 A). La taille du faisceau F_1 est quant à elle sensiblement identique à la taille correspondante de la figure 1A. Autrement dit, le faisceau F_1 est en dépassement, et la contrainte réglementaire n’est pas respectée suivant sa direction.
[0162] Les figures 8B à 8F diffèrent entre elles, ainsi que de la figure 8A, en ce que les faisceaux F_2 à F_6 sont tour à tour en dépassement pendant 1 minute. [0163] Bien que les faisceaux F_1 à F_6 soient donc tour à tour en dépassement pendant 1 minute, la contrainte réglementaire est cependant respectée en moyenne pendant la durée réglementaire de 6 minutes et selon toute direction de faisceaux. En outre, le fait d’exploiter les capacités d’émission du dispositif émetteur 2 de façon fractionnée dans le temps permet in fine d’améliorer le critère d’exploitation comparativement au cas de la figure 4.
[0164] Il ressort donc clairement de la présente description que les modes décrits en référence aux figures 5 et 7 correspondent à des alternatives de mise en œuvre de l’invention pour non seulement respecter la contrainte réglementaire, mais également limiter la dégradation du critère d’exploitation de manière encore plus efficace que celle obtenue à partir de la seule matrice P_3.
[0165] L’invention a été décrite jusqu’à présent en considérant une hypothèse
d’émission en espace libre en ce qui concerne le dispositif émetteur 2. Cette hypothèse est donc relative à la modélisation de l’environnement de propagation des ondes à partir du dispositif émetteur 2. Le choix d’une telle hypothèse ne constitue cependant qu’une variante d’implémentation de l’invention qu’il peut être réaliste de considérer dans le cadre d’une évaluation du respect de la contrainte réglementaire. Cela étant, d’autres hypothèses de modélisation sont envisageables, comme par exemple en prenant en compte des données préenregistrées de l’environnement de propagation dans le voisinage du dispositif émetteur 2. Autrement dit, et d’une manière générale, aucune limitation n’est attachée aux hypothèses de modélisation de l’environnement de
propagation. L’homme de l’art saura adapter les calculs effectués selon l’invention, notamment les calculs de puissance reçue dans et en dehors de la zone réglementaire, en fonction d’une hypothèse de modélisation donnée.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de détermination d'au moins un précodeur pour un dispositif émetteur (2) d'un système (1) de télécommunication équipé d'une pluralité d'antennes d'émission, ledit système (1) de communication comportant en outre un dispositif récepteur (3) équipé d'au moins une antenne de réception et ayant la connaissance d'un canal He de propagation du dispositif émetteur (2) vers le dispositif récepteur (3), le dispositif émetteur (2) étant associé à une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, au-delà d'une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur (2), d'une valeur seuil relative à une quantité
électromagnétique,
les dispositifs émetteur (2) et récepteur (3) ayant la connaissance d'une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles,
ledit procédé de détermination comportant :
- une étape (E10) de détermination, par le dispositif récepteur (3) et en fonction du canal He, d'une matrice de précodage P_2 permettant d'optimiser, au regard d'un critère d'exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur (3), sous contrainte que la matrice P_2 s'exprime sous la forme G x V_2,
- une étape (E20) de transmission, du dispositif récepteur (3) vers le dispositif émetteur (2), de la matrice P_2 ou de la matrice V_2,
- une étape (E30) d'identification, par le dispositif émetteur (2) et parmi les directions associées aux précodeurs de la matrice G, de directions dites « directions de dépassement » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n'est pas respectée lorsque le dispositif émetteur (2) est associé à la matrice P_2,
- une étape (E40) de détermination, par le dispositif émetteur (2), d'une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement lorsque le dispositif émetteur (2) est associé à la matrice P_3.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel la
détermination de la matrice P_2 comporte une détermination d'une matrice de précodage P_1 permettant d'optimiser, indépendamment de la matrice G et au regard dudit critère d'exploitation, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur (3), la matrice P_2 correspondant à une projection de la matrice P_1 sur la matrice G.
[Revendication 3] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la matrice transmise du dispositif récepteur (3) vers le dispositif émetteur (2) correspond à la matrice V_2, ladite matrice V_2 étant
compressée préalablement à sa transmission.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape (E30) d'identification comporte, pour chaque direction de la matrice G :
- une estimation de la puissance rayonnée par le dispositif émetteur (2) et reçue au-delà de ladite zone réglementaire suivant ladite direction,
- une comparaison de ladite puissance avec une valeur seuil, de sorte à déterminer si ladite direction correspond à une direction de dépassement.
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape (E40) de détermination de la matrice P_3 comporte, pour chaque direction de dépassement :
- une estimation de la puissance rayonnée par le dispositif émetteur (2) associé à la matrice P_2 et reçue au-delà de ladite zone réglementaire suivant ladite direction de dépassement,
- une mise à jour de la matrice P_2, de sorte que la puissance rayonnée par le dispositif émetteur (2) associé à la matrice P_2 mise à jour et reçue au-delà de ladite zone réglementaire suivant ladite direction de dépassement est inférieure à la puissance reçue estimée avant ladite mise à jour,
l'estimation et la mise à jour étant itérées pour la direction de dépassement considérée jusqu'à ce que la contrainte réglementaire soit respectée suivant ladite direction de dépassement, la matrice P_3 correspondant à la dernière mise à jour de la matrice P_2, une fois toutes les directions de dépassement considérées.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel :
- une direction associée à un précodeur de la matrice G et distincte des directions de dépassement est dite « direction de non dépassement », le procédé comportant, pour au moins une direction de non dépassement, une étape (E50) de mise à jour de la matrice P_3, de sorte que :
- la puissance rayonnée par le dispositif émetteur (2) associé à la matrice P_3 mise à jour et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de non dépassement est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour,
- la contrainte réglementaire est respectée suivant ladite direction de non dépassement.
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans lequel l'étape (E50) de mise à jour de la matrice P_3 est itérée pour chacune des directions de non dépassement, une étape de mise à jour associée à une itération étant réalisée à partir de la matrice P_3 obtenue lors de l'itération précédente.
[Revendication 8] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel :
- chaque faisceau obtenu grâce la matrice P_2 est associé à une direction, dite « direction de faisceau »,
le procédé comportant des étapes (E50J) de mise à jour de la matrice P_3 indépendantes entre elles et respectivement associées aux directions de faisceaux, de sorte à obtenir une pluralité de matrices P_3 mises à jour et que, pour une direction de faisceau donnée :
- la puissance rayonnée par le dispositif émetteur (2) associé à la matrice P_3 mise à jour pour ladite direction de faisceau et reçue dans ladite zone réglementaire suivant ladite direction de faisceau est supérieure à la puissance reçue correspondante avant ladite mise à jour.
[Revendication 9] Procédé d'émission d'au moins un flux de données par un dispositif émetteur (2) équipé d'une pluralité d'antennes d'émission, le flux de données étant destiné à être reçu par un dispositif récepteur (3) équipé d'au moins une antenne de réception, le dispositif émetteur (2) étant associé à :
- une matrice P_3 préalablement déterminée selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5 ; ou
- une matrice P_3 mise à jour préalablement déterminée selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 7.
[Revendication 10] Procédé d'émission d'au moins un flux de données par un dispositif émetteur (2) équipé d'une pluralité d'antennes d'émission, le flux de données étant émis suivant des directions de faisceaux et destiné à être reçu par un dispositif récepteur (3) équipé d'au moins une antenne de réception, ledit dispositif émetteur (2) étant associé à :
- une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, au-delà d'une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur, d'une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique,
- des matrices P_3 mises à jour préalablement déterminées selon la revendication 8,
- une durée réglementaire d'émission,
ledit procédé comportant des étapes d'émission successives associées respectivement auxdites matrices P_3 mises à jour, chacune desdites étapes d'émission étant réalisée pendant une fraction déterminée de la durée réglementaire d'émission, de sorte que ladite contrainte réglementaire est respectée en moyenne au cours de ladite durée réglementaire selon toute direction de faisceau.
[Revendication 11] Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'au moins une partie des étapes d'un procédé de détermination selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'un procédé d'émission selon l'une quelconque des revendications 9 à 10 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur.
[Revendication 12] Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication 11.
[Revendication 13] Système (1) de télécommunication comportant un
dispositif émetteur (2) équipé d'une pluralité d'antennes d'émission, et un dispositif récepteur (3) équipé d'au moins une antenne de réception et ayant la connaissance d'un canal He de propagation du dispositif émetteur (2) vers le dispositif récepteur (3), le dispositif émetteur (2) étant associé à une contrainte réglementaire correspondant au non dépassement, au-delà d'une zone réglementaire définie autour dudit dispositif émetteur (2), d'une valeur seuil relative à une quantité électromagnétique,
les dispositifs émetteur (2) et récepteur (3) ayant la connaissance d'une matrice G comportant une pluralité de précodeurs respectivement associés à des directions distinctes entre elles
ledit dispositif récepteur (3) comportant :
- un module de détermination, configuré pour déterminer, en fonction du canal He, une matrice de précodage P_2 permettant d'optimiser, au regard d'un critère d'exploitation déterminé, une émission de flux de données sous forme de faisceaux vers ledit dispositif récepteur (3), sous contrainte que la matrice P_2 s'exprime sous la forme G x V_2,
ledit système (1) de communication sans fil comportant des moyens de transmission, du dispositif récepteur (3) vers le dispositif émetteur (2), de la matrice P_2 ou de la matrice V_2,
ledit dispositif émetteur (2) comportant :
- un module d'identification, configuré pour identifier parmi les directions associées aux précodeurs de la matrice G, des directions dites « directions de dépassement » suivant lesquelles la contrainte réglementaire n'est pas respectée lorsque le dispositif émetteur (2) est associé à la matrice P_2,
- un module de détermination, configuré pour déterminer une matrice de précodage P_3 en fonction de la matrice P_2, de sorte que la contrainte réglementaire est respectée suivant lesdites directions de dépassement lorsque le dispositif émetteur (2) est associé à la matrice P_3.
[Revendication 14] Système (1) de communication sans fil comprenant un dispositif émetteur (2) équipé d'une pluralité d'antennes d'émission et un dispositif récepteur (3) équipé d'au moins une antenne de réception, ledit dispositif émetteur (2) étant associé à :
- une matrice P_3 préalablement déterminée selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5 ; ou
- une matrice P_3 mise à jour préalablement déterminée selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 7 ; ou
- des matrices P_3 mises à jour préalablement déterminées selon la revendication 8.
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