FR3030957A1 - Procede iteratif d'evaluation de filtres numeriques destines a etre utilises dans un systeme de communication - Google Patents

Abstract

Pour un système de communication comprenant des dispositifs émetteurs liés à des dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, le procédé itératif comprenant, le procédé comprend, lors de chaque itération : - une première étape d'évaluation (E20), pour chaque dispositif récepteur du système, d'un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué au cours d'une itération du procédé ; et - une seconde étape d'évaluation (E30), pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, d'un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur.

Description

Arrière-plan de l'invention L'invention se rapporte au domaine général des télécommunications. Elle concerne plus particulièrement une méthode itérative d'évaluation de filtres d'émission et de réception destinés à être utilisés dans un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs émetteurs et une pluralité de dispositifs récepteurs qui, lorsqu'ils utilisent des ressources identiques pour communiquer simultanément (ex. fréquences), sont susceptibles de générer des interférences entre eux. Ces interférences représentent de façon connue un obstacle majeur dans les réseaux de télécommunications sans fil.

L'invention a une application privilégiée mais non limitative notamment dans le cas d'un réseau de télécommunications sans fil multicellulaire, en voie descendante, dans lequel les dispositifs émetteurs sont par exemple des stations de base, chaque station de base étant associée à une cellule du réseau et servant une pluralité d'utilisateurs munis de dispositifs récepteurs tels que des terminaux.

Dans ce contexte, il est connu de modéliser les liaisons existant entre les stations de base et les terminaux et la topologie d'interférences en résultant, par un canal de diffusion à interférences ou IBC pour Interference Broadcast Channel en anglais. Un canal IBC modélise un système (ou de façon équivalente, un réseau) de communication dans lequel plusieurs dispositifs émetteurs communiquent avec plusieurs dispositifs récepteurs distincts, mais chaque dispositif récepteur n'est lié qu'à un unique dispositif émetteur (on parle de lien « direct » entre le dispositif récepteur et le dispositif émetteur). Lorsqu'un dispositif émetteur communique vers un unique dispositif récepteur, on parle de canal à interférences IC (pour Interference Channel en anglais). Des techniques efficaces d'élimination d'interférences existent pour les canaux IC, telles que par exemple des techniques d'alignement d'interférences ou IA (pour Interference Alignment en anglais). Ces techniques IA consistent, en s'appuyant sur la connaissance du canal de propagation séparant un dispositif émetteur d'un dispositif récepteur : d'une part, à confiner les interférences vues par un dispositif récepteur particulier dans un sous-espace vectoriel de dimension réduite en appliquant au signal utile, au niveau du dispositif émetteur servant ce dispositif récepteur, une matrice de précodage ou plus généralement un filtre d'émission, et d'autre part, à utiliser les dimensions restantes pour décoder le signal utile en le projetant sur un sous-espace vectoriel orthogonal au sous-espace vectoriel associé aux interférences, par l'intermédiaire de l'application d'un filtre de réception. Différents critères peuvent être considérés pour déterminer les filtres d'émission et de réception utilisés dans les techniques IA, comme notamment la minimisation de l'interférence résiduelle au niveau du dispositif récepteur, la minimisation de l'erreur quadratique moyenne, etc. Les techniques IA permettent ainsi d'augmenter le gain de multiplexage (débit d'information transmis) dans les réseaux dans lesquels plusieurs dispositifs émetteurs utilisent la même ressource radio grâce à la mise en oeuvre de méthodes de multiplexage (temporel, fréquentiel, etc.). Certaines de ces techniques peuvent en outre être combinées à une extension de symboles réalisée dans le domaine temporel ou fréquentiel en vue d'atteindre un gain de multiplexage optimal. Une telle extension de symboles a pour conséquence de « structurer » la matrice représentant le canal de propagation, i.e. la matrice du canal équivalent est alors une matrice diagonale ou diagonale par bloc. Les extensions de symboles associées aux techniques d'alignement d'interférences peuvent être de longueur infinie (on parle alors de techniques IA asymptotiques) ou être réalisées sur quelques (voire une) réalisations seulement du canal de propagation (on parle alors de techniques IA linéaires).

Les techniques d'alignement d'interférences conçues pour les canaux à interférences peuvent être divisées selon deux catégories principales en fonction des bornes en termes de degrés de liberté (ou DOF pour Degrees of Freedom en anglais) qu'elles visent à approcher. Par degrés de liberté on entend le nombre de flux de données indépendants qui peuvent être transmis sans interférence sur le canal ; ce nombre n'est pas nécessairement entier.

Une première catégorie de techniques IA vise à approcher, en utilisant des antennes multiples (i.e. dimension spatiale) ou des extensions finies de symboles en temps ou en fréquence, les degrés de libertés fixés par une borne dite « propre ». Cette borne propre n'est toutefois en pratique pas toujours atteignable. La seconde catégorie de techniques IA vise à approcher les degrés de liberté fixés par une borne dite « de décomposition » qui quant à elle, peut toujours être atteinte. Les techniques IA asymptotiques sont connues notamment pour atteindre cette borne, mais ces techniques requièrent des extensions de symboles très longues (i.e. « infinies ») pour atteindre des gains de multiplexage intéressants, ce qui induit des délais de transmission inacceptables en pratique. Typiquement pour des canaux multi-antennes aussi désignés par canaux à entrées et sorties multiples (MIMO pour Multiple Input Multiple Output en anglais), les dimensions de ces extensions augmentent de façon exponentielle avec le nombre d'antennes. Dans ce contexte, l'invention concerne une technique d'alignement d'interférences linéaire qui vise à approcher la borne propre en utilisant des extensions de symboles finies, et qui peut être utilisée dans le contexte d'un canal à interférences IBC ou IBC partiellement connecté (c'est-à-dire d'un canal IBC dans lequel on néglige certains liens d'interférences entre les dispositifs) qui offre une modélisation particulièrement représentative des réseaux de télécommunications cellulaires. Les techniques d'alignement d'interférences existantes sont généralement conçues pour les canaux IC. Elles s'appuient pour la plupart sur une procédure d'optimisation itérative d'une fonction de coût, telle que par exemple de minimisation de l'interférence résiduelle totale dans le système de communication considéré (modélisé par un canal ICI au cours de laquelle les filtres d'émission et les filtres de réception sont déterminés alternativement lors de chaque itération, moyennant une connaissance du canal de propagation entre les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs du système. Toutefois, comme évoqué précédemment, une conséquence de l'utilisation d'extensions de symboles finies par les dispositifs émetteurs du système est que la matrice équivalente du canal de propagation devient structurée, i.e. diagonale ou diagonale par blocs. De ce fait, les techniques susmentionnées peuvent converger vers des solutions de rang réduit qui affectent les liens directs entre les dispositifs récepteurs et les dispositifs émetteurs auxquels ils sont liés respectivement et avec lesquels ils communiquent. Le document de C. Lameiro et al. intitulé « An interference alignment algorithm for structured channels », IEEE 14th Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), 2013, propose un algorithme d'alignement d'interférences qui permet de minimiser l'interférence résiduelle dans un canal IC tout en préservant les liens directs entre les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs du système. Cet algorithme s'appuie sur l'ajout de deux contraintes au problème d'optimisation précité, à savoir une contrainte visant à préserver les liens directs et portant sur la valeur minimale des valeurs singulières du lien direct, et une contrainte portant sur la norme des filtres d'émission et de réception déterminés au cours de chaque itération de l'algorithme. Toutefois, cet algorithme est proposé dans le contexte d'un canal IC où un dispositif émetteur ne communique qu'avec un unique dispositif récepteur. Or l'alignement d'interférences pour les canaux de type IBC ou IBC partiellement connectés dans lesquels un même dispositif émetteur peut être amené à communiquer avec plusieurs dispositifs récepteurs est bien plus complexe que pour les canaux IC car l'alignement des interférences réalisé pour un dispositif récepteur particulier ne garantit pas l'alignement des interférences pour les autres dispositifs récepteurs.

Il existe donc un besoin d'une technique d'alignement d'interférences linéaire qui vise à approcher la borne propre en utilisant des extensions de symboles finies, et qui peut être utilisée dans le contexte d'un canal à interférences IBC ou IBC partiellement connecté. Objet et résumé de l'invention L'invention répond notamment à ce besoin en proposant un procédé itératif d'évaluation de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication, ce système de communication comprenant des dispositifs émetteurs liés à des dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, le procédé itératif comprenant, lors de chaque itération : - une première étape d'évaluation, pour chaque dispositif récepteur du système, d'un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué au cours d'une itération du procédé ; et - une seconde étape d'évaluation, pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, d'un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur. Corrélativement, l'invention vise également un dispositif d'évaluation de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication, ce système de communication comprenant des dispositifs émetteurs liés à des dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, le dispositif comprenant des modules aptes à être activés lors de chaque itération d'un procédé itératif comprenant une pluralité d'itérations, lesdits modules comprenant : - un premier module d'évaluation, configuré pour évaluer pour chaque dispositif récepteur du système un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu par le premier module d'évaluation en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué par le dispositif d'évaluation au cours d'une itération du procédé itératif ; et - un second module d'évaluation, configuré pour évaluer pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu par le second module d'évaluation en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué par le dispositif d'évaluation au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur. L'invention a en particulier une application privilégiée mais non limitative lorsqu'au moins un dispositif émetteur du système de communication utilise une extension de symboles finie en combinaison avec le filtre d'émission évalué pour ce dispositif émetteur. Il convient toutefois de noter que l'invention s'applique également en l'absence d'extension de symboles. De façon avantageuse, l'utilisation d'extension de symboles finie permet d'atteindre des gains de multiplexage plus importants, et plus spécifiquement, la partie « décimale » des degrés de liberté fixés par la borne propre. Ceci est d'autant plus avantageux dans les configurations où peu d'antennes sont implémentées au niveau de chaque dispositif émetteur et/ou chaque dispositif récepteur. En outre, l'utilisation d'extension de symboles peut faciliter l'alignement d'interférences dans le système de communication tout en offrant une solution de complexité acceptable. L'invention propose une technique d'alignement d'interférences qui d'une part, permet de prendre en compte la structure particulière des matrices des canaux de propagation lorsqu'une extension de symboles finie est utilisée dans un système de communication, et qui d'autre part, est adaptée à une topologie d'interférences modélisée par un canal IBC ou IBC partiellement connecté.

Ce type de canal est typiquement représentatif de la configuration des interférences dans un réseau multicellulaire. En outre, il convient de noter que pouvoir permettre à un même dispositif émetteur de communiquer avec plusieurs dispositifs récepteurs en utilisant les mêmes ressources permet d'augmenter le gain de multiplexage du système de communication. La technique d'alignement d'interférences selon l'invention s'appuie sur la minimisation de l'interférence résiduelle totale dans le système de communication, réalisée de façon itérative en évaluant alternativement les filtres d'émission et les filtres de réception destinés à être appliqués par les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs du système de communication. Aucune limitation n'est attachée à l'ordre dans lequel les filtres sont évalués, i.e. l'utilisation des termes « première étape d'évaluation » et « deuxième étape d'évaluation » a pour dessein de distinguer les deux étapes sans présupposer de l'ordre dans lequel elles sont réalisées l'une par rapport à l'autre. L'étape d'évaluation des filtres de réception (première étape d'évaluation au sens de l'invention) est réalisée en minimisant individuellement au niveau de chaque dispositif récepteur l'interférence résiduelle (i.e. après application des filtres d'émission et des filtres de réception précédemment évalués au cours de l'itération précédente ou au cours de l'itération courante). Cette interférence est créée : d'une part, par les flux de données émis par le dispositif émetteur lié au dispositif récepteur considéré et qui sont destinés aux autres dispositifs récepteurs liés à ce dispositif émetteur (aussi désignée par interférence multi-utilisateurs générée dans la cellule servie par le dispositif émetteur) ; et d'autre part, par les flux de données émis par les autres dispositifs émetteurs du système (aussi désignée par interférence créée par les autres cellules ou interférence inter-cellulaire). Autrement dit, l'étape d'évaluation consiste à résoudre Ki problèmes d'optimisation indépendants (un pour chaque dispositif récepteur du système de communication), où G désigne le nombre de dispositifs émetteurs du système de communication et Ki désigne le nombre de dispositifs récepteurs liés au dispositif émetteur indexé par i avec i=1,...G. Lors de l'étape d'évaluation des filtres d'émission (seconde étape d'évaluation au sens de l'invention), l'invention propose de résoudre à nouveau Eg_1Ki problèmes d'optimisation indépendants : autrement dit, conformément à l'invention on décompose chaque filtre d'émission évalué pour un dispositif émetteur indexé par i, i=1,...,G en Ki filtres indépendants associés respectivement aux Ki dispositifs récepteurs liés au dispositif émetteur i dans le système de communication. Ceci permet avantageusement de prendre en compte le fait que chaque dispositif émetteur émet à destination des dispositifs récepteurs qui lui sont liés des flux de données portant des messages différents. Pour chaque dispositif émetteur i et pour chaque dispositif récepteur indexé par ik qui lui est lié, k=1,..., K1, le filtre d'émission est évalué en minimisant l'interférence totale créée dans le système de communication par les flux de données émis par le dispositif émetteur i et destinés au dispositif récepteur ik. Cette interférence totale comprend : - une composante d'interférence générée par ces flux de données et affectant des flux de données émis par le dispositif émetteur et destinés à au moins un autre dispositif récepteur du système auquel ce dispositif émetteur est lié (interférence multi-utilisateurs de la cellule du dispositif émetteur ou MUT pour Multi-User Interference) ; et - une composante d'interférence générée par ces flux de données et affectant des flux de données émis par au moins un autre dispositif émetteur vers au moins un autre dispositif récepteur du système auquel cet autre dispositif émetteur est lié (interférence créée sur les autres cellules ou interférence inter-cellulaire ou encore OCT pour Other Channel Interference). En d'autres mots, l'évaluation des filtres d'émission comme celle des filtres de 20 réception est réalisée conformément à l'invention pour chaque dispositif récepteur individuellement. Chaque filtre d'émission appliqué par un dispositif émetteur est décomposé en une concaténation de filtres d'émission associés chacun à un dispositif récepteur distinct lié au dispositif émetteur, chaque filtre d'émission associé à un dispositif récepteur particulier étant appliqué par le dispositif émetteur sur les flux de données émis à destination de ce dispositif 25 récepteur particulier. Ceci permet de prendre en compte les spécificités en termes d'interférences des canaux IBC, autrement dit de la présence au sein de ce type de canaux d'interférences de type MUT et d'interférences de type OCT. Au contraire pour un canal IC où un dispositif émetteur ne communique qu'avec un dispositif récepteur, le filtre d'émission est évalué en une seule opération dans son intégralité. 30 La prise en compte de la structure diagonale ou diagonale en bloc des matrices des canaux de propagation du fait de l'utilisation le cas échéant d'extension de symboles est réalisée avantageusement en minimisant sous au moins une contrainte les interférences considérées lors de l'évaluation des filtres d'émission et de réception. Ainsi, ladite au moins une contrainte considérée lors de la première étape d'évaluation 35 pour évaluer le filtre de réception destiné à être appliqué par un dispositif récepteur peut comprendre notamment : - une contrainte portant sur au moins une valeur singulière d'un lien direct entre ce dispositif récepteur et le dispositif émetteur auquel il est lié (par exemple la valeur minimale des valeurs singulières du lien direct) ; et/ou - une contrainte portant sur une norme du filtre de réception.

De façon similaire, ladite au moins une contrainte considérée pour évaluer lors de la seconde étape d'évaluation le filtre d'émission destiné à être appliqué par un dispositif émetteur aux flux de données destinés à un dispositif récepteur auquel il est lié peut comprendre notamment : - une contrainte portant sur au moins une valeur singulière d'un lien direct entre le dispositif émetteur et ce dispositif récepteur (par exemple la valeur minimale des valeurs singulières du lien direct) ; et - une contrainte portant sur une norme du filtre d'émission. Ces contraintes permettent de préserver, lors de la minimisation des interférences et l'évaluation des filtres, les liens directs entre les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs.

On évite ainsi une perte en termes de degrés de liberté. Par ailleurs, on limite les instabilités numériques pouvant être rencontrées lors de la mise en oeuvre du procédé itératif. D'autres contraintes peuvent bien entendu être considérées tout au long du procédé selon l'invention en plus des contraintes précitées. Elles peuvent être prises en compte une unique fois lors de l'exécution du procédé itératif (ex. à l'issue de ce dernier), ou comme les contraintes précitées lors de chaque itération et/ou chaque étape d'évaluation. Dans un mode particulier de réalisation, au cours de la première étape d'évaluation, pour chaque dispositif récepteur indexé par ik lié à un dispositif émetteur indexé par i, le filtre de réception Uik destiné à être appliqué par le dispositif récepteur ik est obtenu en minimisant une quantité : Tr(UektUik) en tenant compte des contraintes : > EI Tr(UiHkUik) 1 où : - Tr(A) désigne la trace d'une matrice A; - ()H désigne l'opérateur hermitien ; - Qinkt désigne la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par le dispositif émetteur i et destinés à au moins un dispositif récepteur lié au dispositif émetteur i et distinct du dispositif récepteur ik, et des interférences créées par les flux de données émis par au moins un dispositif émetteur distinct du dispositif émetteur i vers au moins un dispositif récepteur auquel il est lié ; - Celkir désigne la matrice de covariance des flux de données émis par le dispositif émetteur i et destinés au dispositif récepteur 'k; - / désigne la matrice identité ; et - E est un nombre réel positif. De façon similaire, au cours de la seconde étape d'évaluation, pour chaque dispositif émetteur indexé par j et pour chaque dispositif récepteur indexé par j1 lié à ce dispositif émetteur, le filtre d'émission Vil destiné à être appliqué par le dispositif émetteur j pour les flux destinés au dispositif récepteur j, est obtenu en minimisant une quantité : Tr( en tenant compte des contraintes : v.H Rdirv > ei JI Ji - où : Tr (A) désigne la trace d'une matrice A; ( )H désigne l'opérateur hermitien ; Rrt désigne la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par le dispositif émetteur j et destinés au dispositif récepteur j1, affectant les flux de données reçus par au moins un dispositif récepteur lié au dispositif émetteur j et distinct du dispositif récepteur j1, et affectant les flux de données reçus par au moins un dispositif récepteur lié à au moins un dispositif émetteur distinct du dispositif émetteur j; er désigne la matrice de covariance des flux de données émis par le dispositif émetteur j et reçus au dispositif récepteur ji ; / désigne la matrice identité ; et E est un nombre réel positif.

Ainsi, ce mode particulier de réalisation propose d'adapter la technique d'alignement d'interférences proposée dans le document de C. Lameiro et al. pour un canal IC à un canal de type IBC. A cet effet, les matrices Qinkt et et tiennent compte des deux catégories d'interférences qui affectent les communications dans un canal IBC à savoir d'une part l'interférence MUT et d'autre part l'interférence OCI. En outre les matrices de covariance des liens directs Qci et Rt sont également déterminées pour tenir compte du fait qu'un même dispositif émetteur communique dans un canal IBC avec plusieurs dispositifs récepteurs de sorte que ces matrices sont déterminées en ne considérant que les flux de données émis par le dispositif émetteur (indexé par i ou j) à destination d'un ou reçu par un dispositif récepteur particulier (indexé par ik ou j, selon la matrice considérée).

Il existe avantageusement pour les problèmes d'optimisation formulés ci-dessus des solutions analytiques, ce qui permet et facilite l'évaluation des filtres d'émission et de réception. Ces solutions analytiques s'écrivent notamment en fonction des coefficients de Lagrange utilisés (de façon classique) lors de la minimisation sous contrainte des quantités Trek ektUik) et Tr Vi ) La détermination de ces coefficients de Lagrange peut se faire via la mise en oeuvre d'un processus de dichotomie. Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé d'évaluation sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs.

En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un dispositif d'évaluation ou plus généralement dans un ordinateur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre des étapes d'un procédé d'évaluation tel que décrit ci-dessus. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable. L'invention vise aussi un support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy disc) ou un disque dur. D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.

L'invention vise également un dispositif émetteur d'un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs émetteurs et une pluralité de dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ce dispositif émetteur comprenant : un module d'obtention d'un filtre d'émission déterminé par un dispositif d'évaluation selon l'invention ; et un module d'application dudit filtre d'émission lors d'une communication avec un dispositif récepteur du système de communication auquel il est lié. L'invention vise aussi un dispositif récepteur d'un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs émetteurs et une pluralité de dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ce dispositif récepteur comprenant : un module d'obtention d'un filtre de réception déterminé par un dispositif d'évaluation selon l'invention ; et un module d'application dudit filtre de réception lors d'une communication avec un dispositif émetteur auquel il est lié.

L'invention vise aussi un système de communication comprenant des dispositifs émetteurs et des dispositifs récepteurs conformes à l'invention, les dispositifs émetteurs étant liés à des dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ce système de communication comprenant en outre un dispositif d'évaluation selon l'invention apte à évaluer des filtres d'émission et des filtres de réception destinés à être appliqués respectivement par les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs du système de communication. L'invention vient d'être décrite pour le cas d'un canal IBC. Toutefois elle s'applique également au cas dual du canal IMAC (Interfering Multiple Access Channel) pour lequel un même dispositif récepteur peut être lié à plusieurs dispositifs émetteurs (par exemple voie montante dans un réseau cellulaire). Par conséquent, l'invention vise aussi un procédé itératif d'évaluation de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication, ce système de communication comprenant des dispositifs récepteurs liés à des dispositifs émetteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif récepteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs émetteurs, le procédé itératif comprenant, lors de chaque itération : - une première étape d'évaluation, pour chaque dispositif récepteur du système, d'un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué au cours d'une itération du procédé ; et - une seconde étape d'évaluation, pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, d'un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur.

On peut également envisager, dans d'autres modes de réalisation, que le procédé d'évaluation, le dispositif d'évaluation, le dispositif émetteur, le dispositif récepteur et le système de communication selon l'invention, pour le canal IBC comme pour le canal IMAC, présentent en combinaison tout ou partie des caractéristiques précitées.

Brève description des dessins 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 : la figure 1 représente, de façon schématique, un système de communication conforme à l'invention dans un mode particulier de réalisation ; la figure 2 représente de façon schématique l'architecture matérielle d'un dispositif d'évaluation conforme à l'invention dans un mode particulier de réalisation ; la figure 3 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes d'un procédé d'évaluation de filtres numériques conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation dans lequel il est mis en oeuvre par le système de communication de la figure 1; les figures 4 à 6 comparent les performances pouvant être atteintes en utilisant le procédé selon l'invention avec des performances pouvant être atteintes à l'aide d'autres techniques connues d'alignement d'interférences pour un canal IBC entièrement connecté (figure 4) ou partiellement connecté (figures 5 et 6) ; et la figure 7 présente un système de communication conforme à l'invention et ayant une configuration duale du système de communication de la figure 1. Les annexes 1 et 2 donnent des exemples de pseudo-codes pouvant être utilisés lors des étapes du procédé illustré à la figure 3. Description détaillée de l'invention Comme mentionné précédemment, l'invention s'applique à différentes configurations de systèmes de communication. Plus précisément, elle a une application privilégiée lorsque les liaisons entre les dispositifs émetteurs et récepteurs du système de communication considéré et les topologies d'interférences au sein de ce système peuvent être modélisées par un canal à interférences de type IBC totalement connecté ou seulement partiellement connecté (autrement dit dans lequel certaines interférences peuvent être négligées), ou par une configuration duale de ce canal connue sous l'appellation de canal interférence à accès multiple ou canal IMAC (pour Interfering Multiple Access Channel en anglais). Ces deux configurations de réseaux (IBC et IMAC) sont désignées plus généralement ici par « réseaux à interférences ». Nous allons, dans la suite de la description, envisager ces deux configurations dans deux modes de réalisation distincts du système de communication. Quelle que soit la configuration envisagée de réseau à interférences, l'invention est remarquable en ce qu'elle propose une technique d'alignement d'interférences particulièrement efficace en cas d'utilisation d'extension finie de symboles. Comme rappelé précédemment, le recours à une extension de symboles permet avantageusement d'atteindre de meilleurs gains de multiplexage et de faciliter l'alignement des interférences dans le système de communication considéré. Toutefois il se traduit par une forme structurée (diagonale ou diagonale en blocs) des matrices représentant les canaux de propagation entre dispositifs émetteurs et dispositifs récepteurs du système, et cette forme structurée peut résulter en une faiblesse des liens directs entre ces dispositifs si elle n'est pas prise en compte. L'invention permet avantageusement de préserver les liens directs et offre une solution performante pour les systèmes de communication multi-utilisateurs pouvant être modélisés par des canaux IBC ou IMAC. La technique d'alignement proposée par l'invention s'appuie de façon classique sur un procédé itératif au cours duquel, lors de chaque itération, on évalue alternativement les filtres d'émission et les filtres de réceptions destinés à être appliqués par les dispositifs d'émission et de réception respectivement du système de communication. Toutefois elle est remarquable en ce qu'elle prend en compte d'une part la structure des canaux de propagation en cas d'utilisation d'extension de symboles, et d'autre part la nature des interférences affectant chaque dispositif récepteur dans une topologie d'interférences de type IBC ou IMAC. Nous allons maintenant décrire plus précisément la technique d'alignement d'interférences proposée par l'invention dans un mode particulier de réalisation de l'invention. La figure 1 représente, de façon schématique et dans son environnement, un système de communication 1 conforme à l'invention, dans un mode particulier de réalisation dans lequel le système de communication 1 opère dans un réseau cellulaire. Le système de communication 1 comprend une unité centrale 2, une pluralité de dispositifs émetteurs 3 et une pluralité de dispositifs récepteurs 4, conformes à l'invention. Dans l'exemple envisagé à la figure 1, les dispositifs émetteurs sont des stations de base d'un réseau cellulaire, désignées par BS1, BS2,...,BSG, avec G, entier supérieur à 1, chaque station de base BS1 étant associée à une cellule distincte du réseau dans laquelle se trouvent Ki utilisateurs, Ki désignant un entier supérieur ou égal à 1. On suppose ici qu'une ou plusieurs cellules du réseau servent une pluralité d'utilisateurs, i.e. Ki est supérieur strictement à 1 pour ces cellules. Les dispositifs récepteurs 4 sont des terminaux des utilisateurs servis dans chaque cellule par la station de base qui lui est associée. Aucune limitation n'est attachée au type de terminaux envisagés (ex. téléphone portable, ordinateur, tablette numérique, etc.).

Ainsi, dans l'exemple envisagé à la figure 1, la station de base BS1 sert K1 terminaux d'utilisateurs désignés par UE11, UE12,..., UE1K1, la station de base BS2 sert K2 terminaux d'utilisateurs désignés par UE21, UE22,..., UE2K2, etc. Autrement dit, chaque station de base BSi, i=1,...,G est liée à Ki terminaux d'utilisateurs UEik, k=1,..., Ki, avec lesquels elle est apte à communiquer et inversement. Un terminal d'utilisateur n'est ici lié qu'à une seule station de base de sorte que les terminaux aptes à communiquer avec une station de base sont distincts (diffèrent) d'une station de base à l'autre. Dans cet environnement, chaque terminal utilisateur UEik subit, lors de ses communications avec la station de base BSi à laquelle il est lié, des interférences créées d'une part, par les communications de la station de base BSi avec d'autres terminaux d'utilisateurs présents dans la même cellule que UEik (et donc liés à la station de base BSi), et d'autre part, par les communications des autres stations de base BSj avec j*i avec les terminaux UEjk, k=1,..., Ki, liés à ces stations de base. Ces interférences sont représentées en traits discontinus sur la figure 1 tandis que les liens directs entre les stations de base et les terminaux sont représentés en traits pleins. Les liaisons entre les stations de base et les terminaux du système de communication 1, ainsi que la topologie d'interférences en découlant, définissent donc un réseau à interférences pouvant être modélisé par un canal IBC. Par souci de simplification, on considère dans l'exemple envisagé à la figure 1 que le canal IBC est « totalement » connecté (tous les liens directs et les liens d'interférence susceptibles d'être créés sont représentés et pris en compte sur la figure 1). Chaque station de base BSi, i=1,...,G est équipé de Mi antennes d'émission, Mi désignant un nombre entier supérieur ou égal à 1. Chaque terminal d'utilisateur UEik, k=1,..., Ki lié à la station de base BSi est équipé de Nik antennes de réception, Nik désignant un entier supérieur ou égal à 1. De façon connue en soi, le recours à une extension de symboles en émission permet, dans des configurations avec peu d'antennes en émission et/ou en réception, d'atteindre des gains de multiplexage importants. On suppose ici que chaque station de base implémente une extension finie de symboles en émission en temps ou en fréquences, de longueur T symboles, T désignant un entier supérieur ou égal à 1. Le choix du nombre T et de la nature des extensions (en temps ou en fréquence) répond à un compromis performances versus complexité connu en soi et n'est pas décrit en détail ici. Dans le mode de réalisation décrit ici, l'unité centrale 2 est apte à tenir compte de la topologie d'interférences du système de communication 1 et de l'utilisation d'extension de symboles finie pour évaluer des filtres d'émission et de réception destinés à être appliqués respectivement par les stations de base BSi, i=1,...,G et les terminaux UEik, k=1,..., Ki, en vue d'éliminer (et d'aligner) les interférences affectant le système de communication 1. Ces filtres répondent à un problème d'alignement d'interférences visant à contraindre les signaux interférents au niveau de chaque terminal dans un sous-espace de dimension réduite. L'unité centrale 2 est donc un dispositif d'évaluation de filtres numériques au sens de l'invention. Elle a dans le mode de réalisation décrit ici l'architecture matérielle d'un ordinateur telle qu'illustrée schématiquement à la figure 2. Elle comprend notamment un processeur 5, une mémoire vive 6, une mémoire morte 7, une mémoire non volatile réinscriptible 8, ainsi que des moyens de communication 9 avec les stations de base BS1,...,BSG du système de communication 1. La mémoire morte 7 de l'unité centrale 2 constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 5 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur conforme à l'invention, comportant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé d'évaluation de filtres numériques conforme à l'invention, décrit ultérieurement en référence à la figure 3, dans une variante particulière de réalisation.

Ce programme d'ordinateur définit de façon équivalente des modules fonctionnels de l'unité centrale 2 (modules logiciels ici), et notamment dans le mode de réalisation décrit ici, un module d'obtention 2A d'estimations des canaux de propagation entre les dispositifs émetteurs 3 (stations de base) et les dispositifs récepteurs 4 du système de communication 1, un module d'évaluation 2B de filtres d'émission, un module d'évaluation 2C de filtres de réception et un module de fourniture 2D des filtres ainsi déterminés aux dispositifs émetteurs 3 et aux dispositifs récepteurs 4. Le module de fourniture 2D s'appuie notamment sur les moyens de communication 9 de l'unité centrale 2. Les fonctions de ces modules 2A-2D sont décrites ultérieurement plus en détail en référence aux étapes du procédé d'évaluation selon l'invention.

En préliminaire de la description détaillée des étapes du procédé d'évaluation selon l'invention, nous présentons dans un premier temps les notations utilisées pour formaliser le problème d'alignement d'interférences que résoud l'invention. Plus précisément, dans la suite de la description, on note Hiki la matrice de coefficients complexes de dimensions (T.Nik)x(T.Mj) modélisant le canal de propagation entre la station de base BSj, j=1,...,G, et le terminal UEik, i=1,...,G et k=1,..., K. Pour rappel, T désigne la dimension de l'extension de symboles utilisée, Nik le nombre d'antennes de réception au niveau du terminal UEik et Mj le nombre d'antennes d'émission au niveau de la station de base BSj. Du fait de l'utilisation d'une extension de symboles finie au niveau de la station de base BSj, la matrice Hiki a la forme structurée suivante : Hiki(1) 0 0 0 Hiki(2) --- 0 Hiki 0 0 --- Hiki(T) où Hiki(t), t=1,...T désigne la matrice de canal de dimensions NikxMj entre la station de base MI j=1,...,G et le terminal UEik à l'instant t ou à la fréquence t. Autrement dit, la matrice Hiki est une matrice diagonale par bloc. Il convient de noter que dans l'exemple envisagé à la figure 1, le canal IBC est totalement connecté autrement dit Hiki(t) # 0 pour i,j=1,...G et k=1,..., Ki. Toutefois, comme mentionné précédemment, il se peut que dans certaines configurations du système de communication 1, certaines interférences générées sur certains terminaux UEik soient négligeables c'est-à-dire que pour certains i# j Hiki = O. Cette information est connue à l'avance par l'unité centrale 2. Le système de communication 1 et la topologie d'interférences en résultant peuvent alors être modélisés par un canal IBC partiellement connecté, autrement dit certains liens entre certaines stations de base et certains terminaux ont été supprimés selon ce modèle partiellement connecté. Pour réaliser l'alignement des interférences au niveau de chaque terminal, chaque dispositif émetteur (station de base ici BSj, j=1,...,G) du système de communication 1 applique, par l'intermédiaire d'un module d'application 3B, un filtre d'émission Vi (ou de manière équivalente une matrice de précodage ou un précodeur) déterminé par l'unité centrale 2 (et reçus par l'intermédiaire d'un module d'obtention 3A) sur les flux de données qu'il transmet à destination des dispositifs récepteurs qui lui sont liés (terminaux UEjk ici avec k=1,..., Ki). De manière similaire, chaque dispositif récepteur (terminal UEik avec k=1,..., Ki) applique au moyen d'un module d'application 4B un filtre de réceptionilik (ou de manière équivalente un décodeur) évalué par l'unité centrale 2 (et obtenus par l'intermédiaire d'un module d'obtention 4A via la station de base à laquelle il est lié) sur les données qu'il reçoit. Le signal yik reçu par chaque terminal utilisateur UEik, et Ki s'écrit donc comme une combinaison linéaire bruitée des flux de données émis par les différentes stations de base BSj, j=1,...,K du système de communication 1 selon : G yik + nik où : - Vi désigne le filtre d'émission appliqué par la station de base BSj. Il s'agit d'une matrice de nombres complexes de dimensions (T.Mj)xdj, où dj désigne le nombre de symboles de flux de données transmis par la station de base à destination des terminaux qui lui sont liés ; - si est un vecteur de nombres complexes de dimension dj désignant les symboles des flux de données transmis par la station de base BSj ; et - nik est un vecteur de nombres complexes de dimension (T.Nik) représentant un bruit additif blanc gaussien complexe de variance 02 présent au niveau du dispositif récepteur UEik.

Le filtre d'émission Vi est formé, conformément à l'invention, d'une concaténation de filtres d'émission évalués individuellement pour chacun des Ki terminaux d'utilisateurs liés à la station de base BSj, autrement dit : VJ= [Vil, Vi2, ,VJKil Le signal yik est décodé au niveau de chaque terminal utilisateur UEik à l'aide du filtre de réception Uik selon : G Zik = Uyik + Utiknik. où zik désigne le signal décodé et H désigne l'opérateur hermitien. Le filtre de réception Uik est une matrice de nombres complexes de dimensions (T.Nj)xdik, où dik désigne le nombre de flux de données destinés au terminal UEik. Comme mentionné précédemment, l'invention propose une technique d'alignement d'interférences adaptée à un canal IBC : les filtres d'émission et de réception évalués selon l'invention sont tels que les interférences subies par chaque terminal sont alignées dans un sous- espace et le signal utile (i.e. désiré) pour ce terminal est confiné dans un sous-espace de dimension suffisamment grande qui ne reçoit pas d'interférence. En utilisant les notations précédemment introduites, ce problème d'alignement d'interférences est formalisé à l'aide des trois relations suivantes : raneik HikiVik) = dik, Vi = 1, ... G, et Vk = 1, ... Ki (1) UjkHjkjVjl = 0, Vk = 1 (2) UikHikiVi = 0, Vi j (3) où dik désigne le nombre de flux de données émis par la station de base BSi et destinés au terminal UEik. La relation (1) assure que le sous-espace engendré par le signal utile au niveau du terminal UEik n'est pas de dimension réduite. La relation (2) assure qu'il n'y a pas d'interférence multi-utilisateurs (MUT) au niveau du terminal UEik, c'est-à-dire d'interférence entre les flux destinés aux différents terminaux d'une même cellule servis par une même station de base. La relation (3) garantit qu'il n'y a pas au niveau du terminal UEik d'interférence provenant des autres cellules (OCI), autrement dit générée par les flux de données émis par les stations de base différentes de la station de base BSi et destinés aux terminaux qui leur sont liés. L'approche adoptée par l'invention est de minimiser l'interférence résiduelle totale (i.e. incluant la composante MUI et la composante OCI) au niveau de l'ensemble des terminaux 4 du système de communication 1, c'est-à-dire de trouver les filtres d'émission U et de réception V (regroupant les filtres d'émission de toutes les stations de base 3 et les filtres de réception appliqués par tous les terminaux 4 du système de communication 1) tels que : min E I I UiHkilikiVii I I (4) u,v i#jouk#1 où 11.11 désigne par exemple ici la norme de Frobenius. Il convient de noter que E tjao désigne la i#jouk#1 somme sur tous les quadruplets (i,j,k,l) pour lesquels soit on a i*j (ce qui correspond aux termes d'interférences de type OCI) quels que soient j et I, soit on a i=j et k#1 (ce qui correspond aux termes d'interférences de type MUT). Lorsqu'il n'y a pas d'extension de symboles au niveau des stations de base, la relation (1) est respectée avec une probabilité égale à 1, dès lors que les réalisations du canal de propagation entre les stations de base et les terminaux sont génériques (par exemple lorsque ces réalisations suivent une distribution aléatoire continue telle que par exemple une distribution gaussienne complexe), et tant que les filtres d'émission et de réception sont de rang pleins. En revanche, quand des extensions de symboles sont envisagées comme dans l'exemple décrit ici, les matrices des canaux de propagation deviennent structurées comme noté précédemment et (1) n'est plus respectée. Pour remédier à cela, la relation (4) est minimisée conformément à l'invention sous contraintes. Ces contraintes portent d'une part, sur les liens directs entre les stations de base et les terminaux qui leur sont liés afin de préserver le rang du sous-espace engendré par le signal utile au niveau de chaque terminal, et d'autre part, sur la norme des filtres d'émission et de réception afin que la normalisation de ces filtres n'enfreigne pas la contrainte sur les liens directs. Ces contraintes sont traduites ici en : UiHkHikiVik(UHikiVik)H > LI (5) Tr(UUik) 1 (6) Tr(VrVi) 1 (7) pour i, j = 1, ..., G, k = 1, ..., où : Tr(A) désigne la trace d'une matrice ; A B lorsque A et B désignent des matrices signifie que la matrice A- B est semi-définie positive ; / désigne la matrice identité ; et - e est un nombre réel qui représente la force désirée pour les liens directs. Ainsi plus précisément, (5) assure que la plus petite valeur singulière de la matrice UrkHikiVikest plus grande que Le procédé selon l'invention consiste donc en un algorithme itératif qui permet de résoudre le problème d'optimisation : E u,v il Hiki \Tl' (8) min sous contraintes que : Tr(UrkUik) 1 Tr(ViHVi) 1 Plus précisément, à cet effet, l'algorithme itératif proposé par l'invention optimise alternativement au cours de chaque itération les filtres d'émission et les filtres de réception destinés à être appliqués par les stations de base 3 et par les terminaux 4. La figure 3 représente, sous forme d'ordinogramme, les principales étapes mises à oeuvre par l'unité centrale 2 au cours de chaque itération conformément au procédé itératif selon l'invention.

Le procédé itératif débute tout d'abord par une étape d'initialisation au cours de laquelle l'unité centrale 2 initialise à 1 l'indice d'itération courante désigné par iter, et à une valeur prédéfinie ou choisie aléatoirement et normalisée les filtres de réception Uik, i=1,...G, k=1,..., Ki et d'émission V, j=1,...,G (étape E10). Au cours de cette étape d'initialisation, le module 2A de l'unité centrale obtient également une estimation des matrices Hiki des canaux de propagation séparant les stations de base BSj, j=1,...,G des terminaux UEik et k=1,...,K1. L'obtention d'une telle estimation de canal ou CSI (pour Channel State Information en anglais) ne pose aucune difficulté pour l'homme du métier et n'est pas décrite en détail ici. i#jouk#1 Puis le module 2B de l'unité centrale 2 (premier module d'évaluation au sens de l'invention) évalue, à partir de l'estimation de canal obtenue par le module 2A, les filtres de réception Uik, i=1,...G, k=1,..., Kt destinés à être appliqués par les terminaux UEik pour réaliser l'alignement d'interférences (étape E20).

A cet effet, les filtres d'émission Vi appliqués par les stations de base BSj, j=1,...,G sont considérés comme fixés et le problème d'optimisation sous contraintes (8) est décomposé par le module 2B en i=1:G K sous-problèmes d'optimisation sous contraintes (9ik) indépendants, c'est-à-dire un sous-problème par terminal du système de communication 1. Chaque sous-problème est défini pour un terminal UEik du système de communication 1 par : min Tr(UillkektUik) (9 ik) Uik tels que UHQUjk > sI Tr(UtikUik) < 1 où : Qinkt = HiHki est la matrice de covariance des interférences de type OCI créées par les flux de données émis par les autres stations de base BSj pour j i du système de communication 1, et des interférences de type MUI créées par les flux de données émis par la station de base BSi liée au terminal UEik considéré et destinés aux autres terminaux UEil avec 1 #k - Q?kir = HikiVikVlitiki est la matrice de covariance du signal désiré au niveau du terminal UEik, c'est-à-dire des flux de données émis par la station de base BSi et destinés au dispositif récepteur UDF,. Plus généralement, au cours de l'étape E20, le module d'évaluation 2B évalue indépendamment pour chaque terminal UEik du système de communication 1, un filtre de réception minimisant, sous au moins une contrainte (i.e. contrainte sur le lien direct entre la station de base BSi et le terminal UEik et contrainte sur la norme du filtre de réception), une interférence affectant les flux de données destinés au terminal UEik et émis par la station de base BSi (modélisée ci-dessus par la matrice Qinkt), cette interférence étant générée par les flux de données émis par les stations de base BSj, j=1,...,G du système de communication 1 et comprenant : - une composante d'interférence (MUI) générée par les flux de données émis par la station de base BSi et destinés aux terminaux UEil avec 1 #k ; et - une composante d'interférence (OCI) générée par les flux de données émis par les stations de base BSj avec j i vers les terminaux UEjk avec k=1,...,KJ. Chaque sous-problème d'optimisation (91k) défini pour un terminal UEik est donc résolu individuellement par le module d'évaluation 2B afin d'obtenir le filtre de réception Uik destiné à être appliqué par ce terminal. Les résolutions des Eir.i:G Ki sous-problèmes peuvent être réalisées en parallèle et/ou séquentiellement.

Plus précisément, le module 2B évalue la solution de chaque sous-problème d'optimisation (9ik), qui est donnée analytiquement par : 1 uik = OÙ U'ik est une matrice contenant les vecteurs propres généralisés correspondants aux dik plus petites valeurs propres généralisées de ekt + iiik1 et Q?kir et j.tik est le multiplicateur (coefficient) de Lagrange (jlik 0) associé à la contrainte de puissance sur le filtre Uik. De façon connue, une valeur (respectivement un vecteur) propre généralisé de deux matrices A et B correspond à une valeur (respectivement un vecteur) propre de la matrice 13-1A quand B est inversible. Plus généralement cela revient à déterminer une valeur propre généralisée X et un vecteur propre généralisé v tels que Av=kBv.

Le multiplicateur de Lagrange jiik est déterminé ici par dichotomie par le module 2B en s'assurant que la contrainte de puissance sur le filtre de réception Uik est bien respectée. L'annexe 1 donne en pseudo-code un exemple d'algorithme pouvant être mis en oeuvre par le module 2B pour déterminer par dichotomie le multiplicateur de Lagrange jtik. Puis, de manière similaire, le module 2C de l'unité centrale 2 (second module d'évaluation au sens de l'invention) évalue, à partir de l'estimation de canal obtenue par le module 2A, les filtres d'émission Vi, j=1,...G destinés à être appliqués par les stations de base BSj pour réaliser l'alignement d'interférences (étape E30). A cet effet, les filtres de réception Uik précédemment évalués à l'étape E20 et appliqués par les terminaux sont considérés comme fixés et le problème d'optimisation sous : contraintes (8) est de nouveau décomposé par le module 2C en Yi1G K./ = sous-problèmes d'optimisation sous contraintes (101) indépendants, c'est-à-dire un par terminal du système de communication 1. Chaque sous-problème est plus particulièrement défini pour une station de base BSj et un terminal UE1 du système de communication 1 lié à cette station de base, par : min Tr(Vp.11 vil "Ji vJI) (10 j1) tels que WJI > EI JI JI ) 5_ 1 où : - Rt = Ei#jouk#1 HiHkjUikUHiki est la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par la station de base BSj pour le terminal UEji et affectant les flux de données reçus par les terminaux UEjk pour k #1 liés à cette même station de base BSj, et affectant les flux de données reçus par les terminaux liés aux autres stations de base BSi, avec j ; et - = Hili est la matrice de covariance du signal utile pour le terminal UE1 c'est-à-dire des flux de données émis par la station de base BSj et reçus au terminal UE1.

Plus généralement, au cours de l'étape E30, le module d'évaluation 2C évalue indépendamment pour chaque station de base BSj du système de communication et pour chaque terminal UEj, lié à cette station de base BSj, un filtre d'émission minimisant, sous au moins une contrainte (i.e. contrainte sur le lien direct entre la station de base BSj et le terminal UEj, et contrainte sur la norme du filtre d'émission Vi résultant de la concaténation des filtres d'émission I=1,...,Kj évalués pour cette station de base), une interférence générée par les flux de données émis par la station de base BSj à destination du terminal UEj, et qui affecte les flux de données reçus par les autres terminaux du système 1 (modélisée ci-dessus par la matrice t), cette interférence comprenant : - une composante d'interférence affectant les flux de données émis par la station de base BSj et destinés à au moins un autre terminal UEjk, avec k # 1 lié à cette station de base ; et - une composante d'interférence affectant les flux de données émis par au moins une autre station de base BSi avec i # j vers les terminaux UEik, k=1,...,K1 qui lui sont rattachés. Chaque sous-problème d'optimisation (101) défini pour une station de base BSj et un terminal UEj, est donc résolu individuellement par le module d'évaluation 2C afin d'obtenir le filtre d'émission Vil destiné à être appliqué par la station de base aux flux de données destinés à ce terminal. Autrement dit, le module d'évaluation 2C n'évalue pas en une seule fois le filtre d'émission Vi appliqué par la station de base BSj, mais évalue séparément les filtres d'émission appliqués sur les flux de données destinés aux différents terminaux liés à la station de base BSj, le filtre d'émission Vi résultant de la concaténation des Ki filtres d'émission Vil ainsi déterminés. Les résolutions des Ei=i, Ki sous-problèmes peuvent être réalisées séquentiellement pour chaque sous filtre et séquentiellement ou en parallèle pour chaque BS. Plus précisément, le module 2C évalue la solution de chaque sous-problème d'optimisation (101), qui est donnée analytiquement par : = où V'il est une matrice contenant les vecteurs propres généralisés correspondants aux dj, plus petites valeurs propres généralisées de Rhnt viII et et vil est le multiplicateur (coefficient) de Lagrange (vil 0) associé à la contrainte de puissance sur le filtre V. Le multiplicateur de Lagrange vil est déterminé ici par dichotomie par le module 2C en s'assurant que la contrainte de puissance sur le filtre de réception Vi est bien respectée. L'annexe 2 donne en pseudo-code un exemple d'algorithme pouvant être mis en oeuvre par le module 2C pour déterminer par dichotomie le multiplicateur de Lagrange vil. Il convient de noter qu'aucune limitation n'est attachée à l'ordre dans lequel les étapes E20 et E30 sont mises en oeuvre au cours de l'itération 'ter: - l'étape E20 peut être réalisée avant l'étape E30 auquel cas : o les valeurs fixées des filtres d'émission considérées à l'étape E20 de l'itération iter sont prises égales aux valeurs précédemment déterminées au cours de l'étape E30 de l'itération précédente iter-1 (ou aux valeurs d'initialisation fixées à l'étape E10 si iter=1); et o les valeurs fixées des filtres de réception considérées à l'étape E30 de l'itération iter sont prises égales aux valeurs précédemment déterminées au cours de l'étape E20 de la même itération iter; ou - l'étape E30 peut être réalisée avant l'étape E20 auquel cas : o les valeurs fixées des filtres d'émission considérées à l'étape E20 de l'itération iter sont prises égales aux valeurs précédemment déterminées au cours de l'étape E30 de la même itération iter; et o les valeurs fixées des filtres de réception considérées à l'étape E30 de l'itération iter sont prises égales aux valeurs précédemment déterminées au cours de l'étape E20 de l'itération précédente iter-1 (ou aux valeurs d'initialisation fixées à l'étape E10 si iter-1). Les étapes E20 et E30 précédemment décrites sont mises en oeuvre par les modules 2B et 2C respectivement sur une pluralité d'itérations (ITERMAX itérations dans l'exemple envisagé ici) (étapes test E40 et d'incrémentation des itérations E50). Le nombre ITERMAX peut être prédéterminé ou, en variante, il peut correspondre à un nombre d'itérations permettant d'assurer la convergence de l'algorithme vers une solution optimisant le problème (8) et être lié à la vérification d'un critère assurant cette convergence. A l'issue de la dernière itération ITERMAX, le module 2D de l'unité centrale fournit aux stations de base BSj les filtres d'émission V. et les filtres de réception (Ji, ainsi évalués (étape E60). Les filtres de réception Uil sont ensuite fournis par les stations de base BSj aux terminaux UEjl, I=1,...,K3, Les stations de base BSj et les terminaux UEjl, I=1,...,KJ, appliquent alors les filtres qui leur sont fournis par l'unité centrale 2 lors de leurs communications au sein du système de communication 1. Les étapes E10 à E60 peuvent ensuite être réitérées pour une nouvelle estimation du canal fournie au module 2A de l'unité centrale 2.

Dans l'exemple envisagé ici, on a considéré un canal IBC totalement connecté. Toutefois cette hypothèse n'est pas limitative en soi et l'invention s'applique également à un canal IBC partiellement connecté. Un tel canal IBC partiellement connecté peut être considéré pour modéliser par exemple un réseau comprenant G cellules (chaque cellule étant associé à un dispositif émetteur), dans lequel seulement des sous-ensembles de G' cellules avec G'<G interfèrent les unes avec les autres. Ainsi, par exemple, une cellule g ne subit des interférences que deux autres cellules indexées par g-1 et g+1. Par extension de ce concept, on envisage ici qu'un tel modèle soit également utilisé pour modéliser des réseaux dans lesquels des dispositifs récepteurs d'une même cellule servis par un même dispositif émetteur peuvent subir des interférences générées par un nombre différent de dispositifs émetteurs. Ainsi, la connectivité partielle d'un canal IBC se traduit ici par le fait qu'un certain nombre de coefficients de gain de liens croisés (i.e. entre un dispositif émetteur indexé par j et un dispositif récepteur indexé par ik lié à un autre dispositif émetteur indexé par i, avec i différent de j) sont suffisamment faibles (voire nuls) et peuvent être négligés. Ce modèle général peut être une approximation d'au moins deux scénarios réalistes différents, à savoir : - scénario 1- présence dans un réseau cellulaire d'utilisateurs équipés de dispositifs récepteurs à la fois au bord et au centre d'une même cellule : le modèle IBC partiel peut être utilisé pour traduire que les utilisateurs qui se trouvent en bord de cellules subissent des interférences des autres cellules (utilisateurs dits interférés), tandis que les utilisateurs qui se trouvent au centre de la cellule sont plus proches du dispositif émetteur associé à cette cellule (ex. station de base) et ne reçoivent donc pas ou peu d'interférences des autres cellules (utilisateurs dits isolés) ; et scénario 2- déploiement dense de petites cellules dans un réseau cellulaire: une densité de stations de base (dispositifs émetteurs au sens de l'invention) plus élevée augmente la possibilité d'être couvert par plusieurs stations de base et avec la topologie des villes, il est possible que certains utilisateurs équipés de dispositifs récepteurs se trouvent dans la couverture de différents nombres de stations de base.

Nous allons maintenant illustrer brièvement les performances pouvant être atteintes en utilisant le procédé d'évaluation selon l'invention et les comparer avec les performances atteintes en utilisant d'autres algorithmes d'alignement d'interférences. La figure 4 illustre les performances atteintes par un système de communication pouvant être modélisé par un canal IBC symétrique, et pour lequel on considère un nombre G=4 de dispositifs émetteurs chacun associé à une cellule et auxquels sont liés un même nombre K de dispositifs récepteurs avec K=1, 2 ou 4. Le cas particulier où K=1 correspond à un canal IC. Chaque dispositif émetteur est équipé d'une unique antenne d'émission (M=1) et chaque dispositif récepteur d'une unique antenne de réception (N=1). Les coefficients du canal suivent une loi gaussienne complexe de moyenne nulle et de variance unitaire. Par ailleurs, on choisit E = 10-3.

Pour K=1,2 ou 4, on assigne respectivement dik = d = 4,2 ou 1 flux par dispositif récepteur de manière à ce que 4 degrés de liberté (DoF), autrement dit 4 messages ici, soient toujours assignés par dispositif émetteur sur l'extension de symboles. Toutefois, des extensions de symboles de longueurs légèrement différentes sont considérées afin que le nombre de degrés de liberté total augmente avec K et que l'on bénéficie ainsi du fait de disposer le cas échéant de plus d'un dispositif récepteur par cellule. Plus précisément, dans l'exemple illustré à la figure 4, des extensions de 11, 10 et 9 symboles sont utilisées respectivement pour K=1, 2 et 4 de sorte que : pour K = 1 un total de 16/11 :k: 1.4545 messages par temps symbole est assigné au système de communication (16 provenant ici de d=4 flux par dispositif récepteur multiplié par 4 dispositifs récepteurs dans le système de communication) ; pour K = 2 un total de 16/10 = 1.6 messages par temps symbole est assigné au système de communication (16 provenant ici de d=2 flux par dispositif récepteur multiplié par 8 dispositifs récepteurs dans le système de communication) ; et pour K = 4 un total de 16/9-..,- 1.7778 messages par temps symbole est assigné au système de communication (16 provenant ici de d=1 flux par dispositif récepteur multiplié par 16 dispositifs récepteurs dans le système de communication).

Ces valeurs ont été choisies parce qu'elles représentent environ 90% de la borne propre donnée par GK K+1 -M+N et qui est égale respectivement à 8/5 = 1.6, 16/9 ,'-', 1.778 et 32/17 -^-- G 1.8823 pour les trois configurations de systèmes envisagées ci-dessus. La figure 4 représente les débits (ou « sum rate » en anglais, exprimés en bits par seconde ou par hertz) en fonction du rapport signal sur bruit (ou SNR pour Signal-to-Noise ratio en anglais, exprimé en dB) pouvant être atteints : pour la configuration K=1 par un système de communication implémentant la technique d'alignement d'interférences décrite dans le document de C. Lameiro et al. mentionné précédemment ; et pour les configurations K=2 et K=4, par un système de communication appliquant des filtres d'émission et de réception calculés conformément à l'invention pour aligner les interférences affectant le système. Il convient de noter que l'invention est équivalente à la technique d'alignement d'interférences proposée dans le document de C. Lameiro pour K=1, de sorte que par souci de simplification, ces trois configurations sont désignées respectivement par INV-K=1, INV-K=2 et INV-K=4 sur la figure 4. On voit que les pentes des courbes de débit augmentent avec K, montrant que l'invention permet de tirer profit de la pluralité des dispositifs récepteurs liés à un même dispositif émetteur et pouvant être servis simultanément (en particulier par rapport à la technique proposée dans le document de C. Lameiro et al.). Ceci permet en effet d'augmenter de manière significative le débit pouvant être atteint par le système de communication. En particulier, pour K=4 avec un flux par utilisateur et une extension de 9 symboles, on atteint un DoF de 1.7778 ce qui est supérieur au DoF de 1.4545 pouvant être obtenu en utilisant la technique d'alignement d'interférences décrite dans le document de C. Lameiro pour un canal IC (i.e. K=1). Sur cette même figure, sont représentés à titre illustratif les débits (désignés par MINLEAK-K=1, MINLEAK-K=2 et MINLEAK-K=4) pouvant être atteints dans les trois configurations précitées en utilisant une autre technique d'alignement d'interférences dite de « Min Leakage » et décrite dans le document de K. Gomadan et al. intitulé « A distributed numerical approach to interference alignment and applications to wireless interference networks », IEEE Transactions on Information Theory, vol. 57, n°6, pages 3309-3322, juin 2011. Il apparait clairement au regard des débits atteints que l'alignement des interférences ne peut être réalisé pour les configurations où K=2 et K=4 (autrement dit, quand on considère un canal IBC avec extension de symboles). La figure 5 illustre les performances pouvant être atteintes grâce à l'invention pour un canal IBC partiellement connecté. Dans l'exemple envisagé à la figure 5, le système de communication comprend G=4 dispositifs émetteurs, chacun associé à une cellule distincte, et K=2 dispositifs récepteurs liés à chaque dispositif émetteur. Dans chaque cellule, le dispositif émetteur a M=2 antennes d'émission ; un dispositif récepteur a une antenne de réception et est isolé des interférences générées par les autres cellules (on le désigne par dispositif récepteur isolé), tandis que l'autre dispositif émetteurs a au moins G antennes de réception et reçoit des interférences générées par toutes les cellules (on le désigne par dispositif récepteur interféré). La demande de brevet FR 14 56224, non publiée, décrit un algorithme d'alignement d'interférences adapté à une telle configuration de canal IBC asymétrique partiellement connecté, et selon lequel le canal IBC asymétrique est, par l'application de filtres d'émission et de réception adéquats, séparé en deux sous-réseaux distincts isolés l'un par rapport à l'autre en termes d'interférences, c'est-à-dire que des flux de données peuvent être transmis entre les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs de manière indépendante sur les deux sous-réseaux sans générer d'interférences les uns envers les autres. La figure 5 présente à titre illustratif, les performances (désignées par SEP sur la figure) en termes de débit versus rapport signal-sur-bruit pouvant être atteint par un tel algorithme lorsqu'on alloue 1 flux de données à chaque dispositif récepteur isolé (sans utiliser d'extension de symbole) et 6 flux de données à chaque dispositif récepteur interféré en utilisant une extension de T=16 symboles. On obtient ainsi un nombre total de degrés de liberté égal à 1+4'166=5.5 DoF pour le système de communication. La dérivation de la borne propre pour ce système séparé conduit à 5.6 DoF. A titre de comparaison, les performances pouvant être atteintes dans une configuration similaire du système de communication en termes de nombres de dispositifs émetteurs, nombre de dispositifs récepteurs et nombre d'antennes équipant chaque dispositif, avec le procédé d'alignement d'interférences proposé par l'invention sont représentées sur la figure 5 par la courbe désignée par INV. Il convient de noter toutefois que la courbe INV est obtenue en utilisant une extension de 8 symboles et en allouant 8 flux à chaque dispositif récepteur isolé et 4 flux à chaque dispositif récepteur interféré. Ceci résulte en un nombre total de degrés de liberté 8+4) = égal à 4x( 6 DoF. 8 Ainsi, l'invention permet, en traitant de manière globale le système de communication, d'atteindre un nombre de degrés de liberté au moins égal au nombre de degrés de liberté atteint en procédant à une séparation du système de communication en deux sous-réseaux distincts comme proposée dans la demande FR 14 56224. On note par ailleurs que la technique d'alignement d'interférences selon l'invention permet à SNR=50 dB de surpasser de 6 bits/s/Hz le débit atteint par la technique d'alignement d'interférences proposée dans la demande FR 14 56224, et qu'un nombre total de 6 DoF est atteint grâce à l'invention dans la configuration envisagée. La figure 6 compare les performances (désignées par INV) atteintes grâce à l'invention pour une configuration du système de communication similaire à celle envisagée pour la figure 5, avec les performances (désignées par NAIV) atteintes en utilisant une technique d'alignement d'interférences dite « naïve » également proposée dans le document de K. Gomadan cité précédemment, et qui consiste à procéder à un simple forçage à zéro pour traiter l'interférence. On observe que l'algorithme proposé par l'invention surpasse la technique d'alignement « NAIV » de manière significative avec plus de 10 bits/s/Hz de gain à SNR=50 dB. Cela confirme donc que la technique d'alignement proposée par l'invention fonctionne aussi pour les canaux IBC partiellement connectés que totalement connectés, et qu'elle surpasse, parfois de manière significative, les autres techniques connues pour ce type de canaux. On note que le nombre total de degrés de liberté atteint grâce à l'invention (ex. 6 dans l'exemple envisagé à la figure 5) est cohérent avec les bornes supérieures qui peuvent être dérivées pour ce nombre. En effet, il est connu que dans le cas d'un canal IBC entièrement connecté une borne supérieure du nombre de degrés de liberté est donnée par : i:(i,i)E1 (Mi di)di + EkeKi (Nik dik)dik Eci,DEI di EkEKt dik, VI g J Où Ki est un sous ensemble des récepteurs de la cellule i, J désigne l'ensemble des paires qui s'interfèrent mutuellement (ensemble des (i,j) tels que i est different de j), et I est un sous ensemble de J. On note que cette borne peut être utilisée, préférentiellement combinée à des tests, pour déterminer une allocation de flux pour un nombre des symboles utilisés lors de l'extension. Cette borne appliquée à un canal IBC symétrique pour deux dispositifs récepteurs dans chaque cellule devient : G(M - d1 - d2)(d1 + d2) + G(Ni - di)di + G(N2 - d2)d2 (G2 - G)(di + d2)2.

Dans le cas de canal asymétrique partiellement connecté considéré aux figures 5 et 6 le dispositif récepteur 1 est par exemple isolé (i.e. d1 = di') tandis que seul le dispositif récepteur 2 est interféré (i.e. d2 = dira), soit : G(M - d0 - dint)(di' + dint) + G(Ni' - di')di' + G(Nint - dint)dint (G2 - G)(di' + dint)(dint). On a par ailleurs considéré dans cet exemple un nombre d'antennes au niveau de chaque dispositif récepteur isolé Nis' = 1; il semble donc raisonnable de leur allouer dis, = 1. On obtient ainsi : (M - 1 - d1nt)(1 + dint) + (Nint - dint)dint (G - 1)(1 + dint)(dint) (G + 1)dînt + (G + 1 - M - Nint)dint - (M - 1) 0 (11) Pour G=4, Nint = 4 et m = 2 on obtient alors : 5dînt - dint - 1 < 0. Autrement dit, dint *(1 + -aï) ;k: 0.5583 pour un dispositif récepteur interféré ce qui résulte en un nombre total de degrés de liberté égale à : 4c11' + 4d1nt 6.2330 ce qui est cohérent avec les 6 DoF atteints par l'invention sur les figures 5 et 6. La borne (11) peut avantageusement être utilisée pour guider le choix du nombre de flux attribués à chaque dispositif récepteur interféré pour une extension de symboles T donnée dans le cas d'un canal IBC asymétrique partiellement connecté.

L'invention vient d'être décrite dans son application à un système de communications pouvant être modélisé par un canal IBC entièrement ou partiellement connecté. Toutefois, cette hypothèse n'est pas limitative et l'invention peut également s'appliquer à une configuration duale de ce canal dans laquelle plusieurs canaux d'accès interfèrent entre eux et qui peut être modélisé par un canal interférent à accès multiple ou canal IMAC (pour Interfering Multiple Access Channel). Dans un tel canal, on considère plusieurs dispositifs récepteurs connectés à des dispositifs émetteurs distincts, un même dispositif récepteur pouvant être lié à une pluralité de dispositifs émetteurs. La figure 7 illustre un système de communication 1' comprenant une unité centrale 2', une pluralité de dispositifs émetteurs 4' et une pluralité de dispositifs récepteurs 3', et pouvant être modélisé par un canal IMAC totalement connecté. L'unité centrale 2' est un dispositif d'évaluation conforme à l'invention, apte à évaluer des filtres d'émission et de réception destinés à être appliqués par les dispositifs émetteurs 4' et par les dispositifs récepteurs 3' lorsqu'ils communiquent entre eux. Les dispositifs émetteurs 4' et les dispositifs récepteurs 3' sont conformes à l'invention. Dans l'exemple de la figure 7, les dispositifs émetteurs 4' sont par exemple des terminaux d'utilisateurs UEik, k=1,..., Ki (G et Ki entiers supérieurs à 1) et les dispositifs récepteurs 3' des stations de base Bi, i=1,...,G associées à des cellules d'un réseau cellulaire. Autrement dit, on se place ici en voie montante. Chaque dispositif récepteur BSi, est lié à une pluralité de dispositifs émetteurs UEik, k=1,..., Ki.

On comprend bien dès lors qu'en raison de la dualité du canal IMAC représenté à la figure 7 et du canal IBC représenté à la figure 1, il suffit pour appliquer l'invention à un système de communication modélisé par un canal IMAC d'utiliser les filtres d'émission précédemment évalués comme filtres de réception et les filtres de réception comme filtres d'émission. Plus précisément, on applique maintenant au niveau de chaque dispositif récepteur 3' un filtre de réception évalué par l'unité centrale 2' de manière identique ou similaire au filtre d'émission évalué au cours de l'étape E30 précédemment décrite pour un dispositif émetteur 3, et au niveau de chaque dispositif émetteur 4' un filtre d'émission évalué par l'unité centrale 2' de manière identique ou similaire au filtre de réception évalué au cours de l'étape E20 précédemment décrite pour un dispositif récepteur 4. Ainsi, de manière plus détaillée, on met en oeuvre les étapes suivantes pour chaque itération courante iter. Les filtres de réception Vi appliqués par les stations de base BSj, j=1,...,G sont tout d'abord considérés comme fixés et le problème d'optimisation sous contraintes (8) est décomposé en Ei=i,G Ki sous-problèmes d'optimisation sous contraintes (9ik) indépendants, c'est-à-dire un sous-problème par terminal du système de communication 1'. Chaque sous-problème est défini pour un terminal UEik du système de communication 1' par : min Tr(UrkektUik) Uik tels que UPkQcilkirUjk > EI Tr(UUjk) 1 où : Qinkt = Hikiviivilpirk; est la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par le terminal UEik pour la station de base BSi affectant les flux de données reçus par la station de base BSi émis par terminaux UEii pour 1 #k liés à cette même station de base BSi, et affectant les flux de données reçus par les autres stations de base BSj avec j # j; et - Qcur = HikiVikViHkHrki est la matrice de covariance du signal utile pour la station de base BSi émis par UEik.

Puis, les filtres d'émission Uik précédemment évalués et appliqués par les terminaux sont considérés comme fixés et le problème d'optimisation sous contraintes (8) est de nouveau décomposé en Ei=i,G Ki sous-problèmes d'optimisation sous contraintes (101) indépendants, c'est-à-dire un par terminal du système de communication 1'. Chaque sous-problème est plus particulièrement défini pour une station de base BSj et un terminal UE1 du système de communication 1' lié à cette station de base, par : min Tr(Villi etVii) vii tels que > EI Ji Ji JI ) < 1 où : t = Ei#jouk#1 HithkUtikiliki est la matrice de covariance des interférences de type OCI créées par les flux de données émis par les terminaux UEik des autres cellules pour i # j du système de communication 1', et des interférences de type MUI créées par les flux de données émis par les autres terminaux UEjk liés à la station de base BSj avec k *1; - Rîlir = H est la matrice de covariance du signal désiré à la station de base BSj et reçus au terminal UEjl.

Annexe 1 Exemple d'algorithme de dichotomie mis en oeuvre par le module 2B, lors de l'évaluation du filtre de réception destiné à être appliqué par le terminal UEik, pour déterminer le multiplicateur de Lagrange : Yik = = Tant que (p<pmax) : Ufik = V P ek (Qt pik1, OÙ VPGmin'dek . est la matrice contenant les vecteurs k propres généralisés correspondants aux dik plus petites valeurs propres généralisées de (et ± Pik/ Qidkir) 1 Uik = Viufik (udilkQidkirufikyi Puissance=Tr (tek Uik) si Puissance> 1: gik 2 P sinon : Ilik - 2-P si e [0,1] STOP sinon p++30 Annexe 2 Exemple d'algorithme de dichotomie mis en oeuvre par le module 2C, lors de l'évaluation du filtre d'émission destiné à être appliqué par la station de base BSj aux flux de données destinés au terminal UEjt, pour déterminer le multiplicateur de Lagrange vil : v.JI =Op= 0 Tant que (p<pmax) : Vi1=VPGmiroil(Rt-Evi1l,W)oùVPG1est la matrice contenant les vecteurs propres généralisés correspondants aux dj, plus petites valeurs propres généralisées de (I?) int + V. = (0.11erV'. h il il Puissance=Tr Vi ) (NB : pour les filtres d'émission V1 non modifiés encore lors de l'itération courante, on utilise les valeurs des filtres d'émission déterminés à l'itération précédente) 20 si Puissance> 1: v- = v- + 2 P fi 11 sinon : V11 =11.-2-P 25 si v11 « [0,1] STOP sinon p++ 30 15

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Procédé itératif d'évaluation de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication (1), ce système de communication comprenant des dispositifs émetteurs (3) liés à des dispositifs récepteurs (4) distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, le procédé itératif comprenant, lors de chaque itération (iter) : - une première étape d'évaluation (E20), pour chaque dispositif récepteur du système, d'un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué au cours d'une itération du procédé ; et - une seconde étape d'évaluation (E30), pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, d'un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur.
2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, lors de la première étape d'évaluation, l'interférence minimisée pour évaluer un filtre de réception destiné à être appliqué par un dispositif récepteur comprend : - une composante d'interférence générée par des flux de données émis par un dispositif émetteur auquel le dispositif récepteur est lié et destinés à au moins un autre dispositif récepteur du système lié à ce dispositif émetteur ; et - une composante d'interférence générée par des flux de données émis par au moins un autre dispositif émetteur vers au moins un dispositif récepteur du système auquel il est lié. 30
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel, lors de la seconde étape d'évaluation, l'interférence minimisée pour évaluer le filtre d'émission destiné à être appliqué par un dispositif émetteur aux flux de données destinés à un dispositif récepteur auquel il est lié comprend : 35 - une composante d'interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données émis par ledit dispositif émetteur et destinés à au moins un autre dispositif récepteur du système auquel ce dispositif émetteur est lié ; et- une composante d'interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données émis par au moins un autre dispositif émetteur vers au moins un autre dispositif récepteur du système auquel cet autre dispositif émetteur est lié.
4. 4. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ladite au moins une contrainte considérée lors de la première étape d'évaluation pour évaluer le filtre de réception destiné à être appliqué par un dispositif récepteur comprend : - une contrainte portant sur au moins une valeur singulière d'un lien direct entre ce dispositif récepteur et le dispositif émetteur auquel il est lié ; et/ou - une contrainte portant sur une norme du filtre de réception.
5. 5. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ladite au moins une contrainte considérée pour évaluer lors de la second étape d'évaluation le filtre d'émission destiné à être appliqué par un dispositif émetteur aux flux de données destinés à un dispositif récepteur auquel il est lié comprend : - une contrainte portant sur au moins une valeur singulière d'un lien direct entre ce dispositif émetteur et le dispositif récepteur auquel il est lié ; et - une contrainte portant sur une norme du filtre d'émission.
6. 6. Procédé d'évaluation selon la revendication 4 dans lequel au cours de la première étape d'évaluation, pour chaque dispositif récepteur indexé par ik lié à un dispositif émetteur indexé par i, le filtre de réception Uik destiné à être appliqué par le dispositif récepteur ik est obtenu en minimisant une quantité : Tr(UrkektUik) en tenant compte des contraintes : > El Tr(UiHkUik) < 1 où : - Tr (A) désigne la trace d'une matrice A; - ()H désigne l'opérateur hermitien ; - Qinkt désigne la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par le dispositif émetteur i et destinés à au moins un dispositif récepteur lié au dispositif émetteur i et distinct du dispositif récepteur ik, et des interférences créées par les flux de données émis par au moins un dispositif émetteur distinct du dispositif émetteur i vers au moins un dispositif récepteur auquel il est lié ; - Qlkir désigne la matrice de covariance des flux de données émis par le dispositif émetteur i et destinés au dispositif récepteur ik ; - / désigne la matrice identité ; et- E est un nombre réel positif.
7. 7. Procédé d'évaluation selon la revendication 5 dans lequel au cours de la seconde étape d'évaluation, pour chaque dispositif émetteur indexé par j et pour chaque dispositif récepteur indexé par j1 lié à ce dispositif émetteur, le filtre d'émission Vil destiné à être appliqué par le dispositif émetteur j pour les flux destinés au dispositif récepteur ji est obtenu en minimisant une quantité : en tenant compte des contraintes : où : - Tr(A) désigne la trace d'une matrice A; - ()H désigne l'opérateur hernnitien ; - Rt désigne la matrice de covariance des interférences créées par les flux de données émis par le dispositif émetteur j et destinés au dispositif récepteur j1, affectant les flux de données reçus par au moins un dispositif récepteur lié au dispositif émetteur j et distinct du dispositif récepteur J, et affectant les flux de données reçus par au moins un dispositif récepteur lié à au moins un dispositif émetteur distinct du dispositif émetteur j ; ler désigne la matrice de covariance des flux de données émis par le dispositif émetteur j et reçus au dispositif récepteur j1; - / désigne la matrice identité ; et - E est un nombre réel positif.
8. 8. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la première étape d'évaluation et/ou la seconde étape d'évaluation comprend la mise en oeuvre d'un processus de dichotomie pour évaluer les filtres.
9. 9. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel au moins un dispositif émetteur utilise une extension de symboles en combinaison avec le filtre d'émission évalué pour ce dispositif émetteur.
10. 10. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
11. 11. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
12. 12. Dispositif d'évaluation (2) de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication (1), ce système de communication comprenant des dispositifs émetteurs (3) liés à des dispositifs récepteurs (4) distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, le dispositif comprenant des modules aptes à être activés lors de chaque itération d'un procédé itératif comprenant une pluralité d'itérations, lesdits modules comprenant : - un premier module d'évaluation (2B), configuré pour évaluer pour chaque dispositif récepteur du système un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu par le premier module d'évaluation en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué par le dispositif d'évaluation au cours d'une itération du procédé itératif ; et - un second module d'évaluation (2C), configuré pour évaluer pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu par le second module d'évaluation en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué par le dispositif d'évaluation au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur.
13. 13. Dispositif émetteur (3) d'un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs émetteurs et une pluralité de dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ledit dispositif émetteur comprenant : un module d'obtention (3A) d'un filtre d'émission déterminé par un dispositif d'évaluation (2) selon la revendication 12 ; et un module d'application (3B) dudit filtre d'émission lors d'une communication avec un dispositif récepteur du système de communication auquel il est lié.
14. 14. Dispositif récepteur (4) d'un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs émetteurs et une pluralité de dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sontaptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ledit dispositif récepteur comprenant : un module d'obtention (4A) d'un filtre de réception déterminé par un dispositif d'évaluation (2) selon la revendication 12 ; et un module d'application (4B) dudit filtre de réception lors d'une communication avec un dispositif émetteur auquel il est lié.
15. 15. Système de communication (1) comprenant des dispositifs émetteurs (3) conformes à la revendication 13 et des dispositifs récepteurs (4) conformes à la revendication 14, lesdits dispositifs émetteurs étant liés à des dispositifs récepteurs distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif émetteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs récepteurs, ledit système de communication comprenant en outre un dispositif d'évaluation (2) selon la revendication 12 apte à évaluer des filtres d'émission et des filtres de réception destinés à être appliqués respectivement par les dispositifs émetteurs et les dispositifs récepteurs du système de communication.
16. 16. Procédé itératif d'évaluation de filtres numériques destinés à être utilisés dans un système de communication (1'), ce système de communication comprenant des dispositifs récepteurs (3') liés à des dispositifs émetteurs (4') distincts avec lesquels ils sont aptes à communiquer, au moins un dispositif récepteur du système de communication étant lié à une pluralité de dispositifs émetteurs, le procédé itératif comprenant, lors de chaque itération (iter) : - une première étape d'évaluation (E20), pour chaque dispositif récepteur du système, d'un filtre de réception destiné à être appliqué par ce dispositif récepteur, ce filtre de réception étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence affectant des flux de données destinés au dispositif récepteur et émis par le dispositif émetteur auquel il est lié, cette interférence étant générée par des flux de données émis par au moins un dispositif émetteur du système ayant appliqué un filtre d'émission précédemment évalué au cours d'une itération du procédé ; et - une seconde étape d'évaluation (E30), pour chaque dispositif émetteur du système de communication et pour chaque dispositif récepteur lié à ce dispositif émetteur, d'un filtre d'émission destiné à être appliqué par ce dispositif émetteur à des flux de données destinés au dispositif récepteur, ce filtre d'émission étant obtenu en minimisant, sous au moins une contrainte, une interférence générée par lesdits flux de données et affectant des flux de données reçus par au moins un autre dispositif récepteur du système lorsqu'un filtre de réception précédemment évalué au cours d'une itération du procédé est appliqué par cet autre dispositif récepteur.35