Brevet FR3074987A1 — publié le 20190614

Système de télécommunication avec système d'antennes massive-MIMO pour un lien backhaul sans fil et procédé correspondant Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui des télécommunications. Au sein de ce domaine, l'invention se rapporte plus particulièrement aux systèmes de télécommunications comportant un réseau d'accès dit cellulaire ou mobile qui permet l'accès à un réseau coeur. Un réseau d'accès comprend des stations de base réparties sur un territoire pour obtenir une couverture radio la plus étendue possible tout en offrant aux utilisateurs une bonne qualité de service QoS. Dans les zones à faible revenu moyen par utilisateur (ARPU), les revenus générés ne sont pas suffisants pour proposer la même qualité de service que dans des zones densément peuplées où les revenus sont plus élevés. En conséquence, la couverture radio des stations de base est relativement grande afin de limiter le nombre de stations de base déployées. Les données échangées entre le réseau coeur et un utilisateur sont transmises au moyen d'un lien entre la station de base qui sert l'utilisateur et le réseau coeur. Le lien est communément désigné par le terme anglo-saxon « backhaul ». Les liens backhaul sont généralement réalisés avec des fibres optiques ce qui se traduit par un coût important pour le déploiement du réseau d'accès. Le déploiement de la fibre optique qui permet la liaison ("backhaul" (BH) link) au réseau coeur est parfois trop onéreux et certaines zones géographiques deviennent isolées et par suite non-couvertes. Dans un but de réduction du coût, un lien backhaul peut éventuellement être réalisé selon une technologie sans fil entre deux stations de base. Dans les zones à faible revenu moyen par utilisateur (ARPU), un lien backhaul sans fil doit respecter un certain nombre de critères : - son coût doit être faible. En particulier, si une bande de fréquence dédiée est nécessaire, le coût associé peut être rédhibitoire. - il doit être de longue portée étant donné la surface importante couverte par une cellule compte tenu que les stations de base sont souvent séparées de plusieurs kilomètres. - il doit être adaptatif. En effet, les conditions climatiques peuvent grandement affecter la qualité de ce lien. - la puissance reçue du côté de la station BS de base de réception doit être suffisante. Afin de supporter les débits demandés, un rapport signal sur bruit (SNR) suffisamment grand au niveau de la station BS de base en réception est donc nécessaire. Art antérieur La figure 1 reprend la figure 2 de l'article 11] qui représente de manière schématique un système de télécommunication. Ce système comprend un réseau mobile hétérogène d'accès à un réseau coeur CN. Ce réseau d'accès comprend en effet des stations de base BS et des petites stations de base SC. Les petites stations de base SC assurent une densification du réseau d'accès. 2 Un premier utilisateur BUE est servi par la station de base BS tout en étant dans la couverture de la petite station de base SC. Un deuxième utilisateur SUE dans la couverture de la petite station de base SC est servi par cette petite station de base SC. Le réseau d'accès utilise des liens descendants d'une station de base BS vers des petites 5 stations de base SC représentés en traits pointillés sur la figure 1. Deux bandes fréquentielles distinctes sont considérées F1 et F2. L'utilisation d'un système massive-MIMO pour ces liens descendants permet d'utiliser la même bande F2 pour d'une part la communication entre la petite station et le deuxième utilisateur SUE (en trait plein sur la figure 1) et d'autre part la transmission backhaul tout en éliminant les interférences co-canal de la petite 10 station de base sur le premier utilisateur BUE. Cette bande fréquentielle F2 est différente de celle F1 utilisée pour la transmission de données entre le premier terminal BUE et la station de base BS (en trait plein sur la figure 1). Les auteurs distinguent trois stratégies CTDD, ZDD et ZDD-IR pour analyser le débit somme moyen pouvant être atteint par les transmissions backhaul et les transmissions de données. 15 La stratégie CTDD propose un multiplexage temporel des liens de transmission de données et des liens backhaul BH ce qui impacte négativement l'efficacité spectrale et donc le débit. La stratégie ZDD impose des petites stations de base « Full Duplex ». Le signal backhaul BH est focalisé sur la petite station de base SC grâce au système massive-MIMO mais sans tenir compte des interférences sur les utilisateurs SUEs. 20 La stratégie ZDD-IR impose des petites stations de base « Full Duplex ». Le signal backhaul BH est focalisé sur la petite station de base SC grâce au système massive-MIMO et la technique « interference Rejection » de type « Zero Forcing (ZF) » est mise en oeuvre pour supprimer les interférences sur les utilisateurs SUEs. Mais les canaux de propagation sont supposés indépendants d'une antenne à l'autre. Ce modèle simplifié favorise ces techniques de suppression 25 d'interférence et en particulier la technique « Zero Forcing (ZF) » de suppression d'interférences. Il est en effet plus compliqué de supprimer les interférences lorsque les canaux de propagation sont corrélés. En outre, cette technique « Zero Forcing (ZF) » réduit grandement la puissance reçue sur la petite station de base SC. Exposé de l'invention 30 L'invention propose un système de télécommunication comprenant un réseau d'accès mobile tel que les liens descendants backhaul du réseau d'accès soient adaptés pour des stations de base de grande portée radio et de faible coût. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un système de télécommunication comprenant une première et une deuxième stations de base faisant partie d'un réseau d'accès 35 mobile à un réseau coeur comprenant un système d'antennes massive-MIMO composé d'un réseau d'antennes MIMO de la première station de base et d'un réseau d'antennes MIMO de la deuxième station de base pour transmettre des données destinées à au moins un utilisateur servi par la 3 deuxième station de base via un lien descendant entre la première station de base et la deuxième station de base. Le système est tel que cette transmission de données via le lien descendant est effectuée sur une bande fréquentielle identique à celle utilisée pour une transmission de données vers au moins un utilisateur servi par la première station de base et en ce que la première station de 5 base comprend en outre une antenne d'accès pour la transmission des données vers l'utilisateur qu'elle sert, totalement distincte du système d'antennes massive-MIMO. La séparation de l'antenne d'accès pour la transmission des données vers un utilisateur servi localement par une station de base, du système d'antennes massive-MIMO pour la transmission de données vers un utilisateur servi par une station de base distante supprime toute 10 nécessité de faire un multiplexage temporel entre les deux transmissions qui peuvent donc être simultanées et ce, malgré l'utilisation d'une même ressource fréquentielle. En effet, les propriétés de focalisation du système d'antennes massive-MIMO limitent des interférences induites par le lien descendant sur les utilisateurs servis localement. L'efficacité spectrale est ainsi grandement améliorée par une utilisation possible de toute la ressource temps fréquence aussi bien pour la 15 transmission des données vers des utilisateurs servis localement que pour la transmission de données vers des utilisateurs distants. Selon un mode de réalisation particulier, la première station de base comprend un modulateur multi porteuse et un précodeur pour précoder de manière indépendante chaque sous-porteuse du modulateur multi porteuse et limiter une puissance d'un signal d'interférence sur 20 l'utilisateur qu'elle sert. Le précodeur permet d'effectuer la focalisation sur le réseau d'antennes MIMO de la deuxième station de base. En paramétrant les coefficients de précodage du précodeur, le système peut facilement être adapté selon une configuration associée aux conditions (nombre d'autres stations de base, localisation de ces stations de base par rapport à la première station de base) de 25 déploiement sur une zone géographique donnée. Le paramétrage peut en outre évoluer en fonction des conditions climatiques qui affectent la qualité du lien backhaul, le système est adaptatif. Selon un mode de réalisation particulier, le précodeur a pour vecteur de précodage W = ni avec Hu un vecteur de caractéristiques spatiales d'un canal de propagation dit utile entre les deux réseaux d'antennes MIMO et ()H le vecteur transposé conjugué. 30 Selon un mode de réalisation particulier, le précodeur a pour vecteur de précodage : W = (1 + a)Hlui - Cu/ . Hif 3.0-1 (1-1Cu/12)+\1(1-1CU/12)(Arriax_i ICU/12) avec a = no-1 1 , CU/ = HI. Hlui , Hu un vecteur de maxi caractéristiques spatiales d'un canal de propagation dit utile entre les deux réseaux d'antennes MIMO, ()H le vecteur transposé conjugué, H1 un vecteur de caractéristiques spatiales d'un canal 35 de propagation dit interférant entre le réseau d'antennes MIMO de la première station de base et 4 l'utilisateur qu'elle sert, 3,0 le ratio entre le SNR et le SINR au niveau de cet utilisateur lorsque le précodeur ne prend pas en compte cet utilisateur et 3,,,,,, une valeur seuil. Selon un mode de réalisation particulier, la première station de base utilise un schéma de codage et de modulation identique pour les données destinées à l'utilisateur qu'elle sert et pour les 5 données destinées à l'utilisateur servi par la deuxième station de base. L'invention a en outre pour objet un procédé de télécommunication mis en oeuvre par un système de télécommunication comprenant une première et une deuxième stations de base faisant partie d'un réseau d'accès mobile à un réseau coeur, tel que la transmission de données destinées à au moins un utilisateur servi par la deuxième station de base est réalisée via un lien descendant 10 entre la première station de base et la deuxième station de base en utilisant un système d'antennes massive-MIMO composé d'un réseau d'antennes MIMO de la première station de base et d'un réseau d'antennes MIMO de la deuxième station de base. Le procédé est tel que cette transmission de données via un lien descendant est effectuée sur une bande fréquentielle identique à celle utilisée pour une transmission de données vers au moins un utilisateur servi par la première station 15 de base, et est tel que la transmission des données vers cet utilisateur est effectuée via une antenne d'accès totalement distincte du système d'antennes massive-MIMO. Selon un mode de réalisation particulier, les données destinées à l'utilisateur servi par la deuxième station de base sont pré codées de manière indépendante par sous-porteuse d'un modulateur multi porteuse de la première station de base pour limiter une puissance d'un signal 20 d'interférence sur l'utilisateur servi par la première station de base. Selon un mode de réalisation particulier, les données destinées à l'utilisateur servi par la deuxième station de base et les données destinées à l'utilisateur servi par la première station de base sont modulées selon un schéma de modulation identique. Un procédé selon l'invention peut bien sûr comporter les différentes caractéristiques 25 relatives au système selon l'invention, qui peuvent être combinées ou prises isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce procédé sont les mêmes que ceux du système et ne sont donc pas détaillés plus amplement. Un procédé selon l'invention peut être implémenté sous la forme d'un circuit intégré numérique ou analogique, ou dans un composant électronique de type microprocesseur. Ainsi, le 30 procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de diverses manières, notamment sous forme câblée ou sous forme logicielle. Dans encore un autre mode de réalisation, l'invention concerne un ou plusieurs programmes d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit précédemment, lorsque le ou les programmes sont exécutés par un processeur d'une ou 35 plusieurs stations de base. De tels programmes peuvent être stockés sur un support d'information. L'invention a en outre pour objet une station de base destinée à un réseau d'accès mobile à un réseau coeur, comprenant un réseau d'antennes MIMO pour établir un lien descendant vers une 5 autre station de base du réseau d'accès mobile en utilisant un système d'antennes massive-MIMO composé du réseau d'antennes MIMO de la station de base et d'un réseau d'antennes MIMO de l'autre station de base pour transmettre des données vers au moins un utilisateur servi par l'autre station de base sur une bande fréquentielle identique à celle utilisée pour une transmission de 5 données vers au moins un utilisateur servi par cette station de base. Cette station de base est telle qu'elle comprend une antenne d'accès pour la transmission des données vers l'utilisateur qu'elle sert totalement distincte du système d'antennes massive-MIMO. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la 10 lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1, précédemment décrite, est un schéma d'un système de télécommunication comprenant un réseau mobile hétérogène d'accès à un réseau coeur selon l'art antérieur, - la figure 2 est un schéma d'un système de télécommunication selon l'invention, 15 - la figure 3 est un schéma illustrant une modélisation du système selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un schéma d'un mode de réalisation des chaînes de traitement des données Data et des données Data_ue hébergées dans la première station de base, - la figure 5 est un schéma d'un mode de réalisation d'une station de base selon l'invention, 20 - la figure 6 est un organigramme des principales étapes d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 2 est un schéma illustrant un système de télécommunication selon l'invention. Le système SYS comprend un réseau mobile d'accès à un réseau coeur CN. Ce réseau 25 mobile d'accès comprend des stations BS de base dont certaines ne sont pas directement reliées au réseau coeur CN mais par l'intermédiaire de liens dits backhaul sans fil entre deux stations de base. Les stations de base sont équipées chacune d'un réseau d'antennes MIMO totalement distinct d'une antenne ANT d'accès. Le système d'antennes d'accès regroupe les différentes antennes ANT d'accès des stations de base. 30 Une antenne ANT d'accès est utilisée pour la transmission de données entre une station de base SB et les utilisateurs UE servis par cette station en émettant et recevant des signaux dits d'accès. La portée radio d'une telle antenne ANT d'accès est représentée de manière schématique par une ellipse autour de chaque station de base représentée. Selon l'illustration seule la première station BS de base Cell_l est directement reliée au 35 réseau coeur CN. La voie descendante BH du lien backhaul entre la première station de base Cell_l et une deuxième station de base Cell_2 intervient entre le réseau d'antennes MIMO de la première station de base utilisée en émission et le réseau d'antennes MIMO de la deuxième station de base 6 utilisée en réception. Ces deux réseaux d'antennes définissent un système dit massive-MIMO ("Massive-Multiple Input Multiple Output"). Les signaux dits de backhaul BH correspondent aux données des utilisateurs UE servis par la deuxième station de base Cell_2 et échangées avec le réseau coeur via le lien backhaul entre la première et la deuxième station de base. 5 Un système massive-MIMO comprend un nombre relativement grand (au moins environ plus grand que seize) d'antennes. A l'émission, le système massive-MIMO est capable de focaliser l'énergie dans l'espace (via la formation de faisceaux) et permet de traiter les données à transmettre selon par exemple un accès multiple par division dans l'espace (SDMA : "Space Division Multiple Access"). En réception, le système massive-MIMO permet de réduire la puissance du bruit et des 10 interférences. Pour un lien BH backhaul, les propriétés de formation de faisceaux des systèmes massive-MIMO permettent de focaliser l'énergie sur la station de base en réception et d'augmenter le SNR en réception. Selon l'invention, une liaison dans la bande (in-band) est utilisée pour effectuer un lien descendant BH backhaul sans fil et à longue portée : la transmission de données sur le lien 15 backhaul entre une première et une deuxième stations de base s'effectue sur une bande F fréquentielle identique à celle F utilisée pour les transmissions descendantes de données entre la première station de base BS et un ou plusieurs terminaux UE. En fonction de la technique d'accès toute la bande F est dédiée à un utilisateur ou partagée entre les utilisateurs. Pour le lien backhaul "in-band", le système massive-MIMO permet de limiter les interférences au niveau des utilisateurs 20 UE en utilisant des techniques proches du SDMA (proche car une seule station BS est en réception pour le lien descendant backhaul). Selon un mode de réalisation, le système d'antennes massive-MIMO est associé à une nouvelle technique de précodage pour contrôler et limiter les interférences dues au lien backhaul sur les utilisateurs UE sous contrainte d'un critère de qualité. 25 La figure 3 illustre de manière schématique la transmission des données selon un mode de réalisation de l'invention au sein du système de télécommunication de la figure 2. Le système de télécommunication comprend une partie émission Em et une partie réception Recep. Les voies montante et descendante d'une part du lien backhaul et d'autre part des liens accès du système de télécommunication sont multiplexées en temps (Time Division Duplex (TDD)). 30 La partie émission concernant les données destinées à un utilisateur servi par la deuxième station est hébergée dans la première station de base Cell_l qui comprend un réseau d'antennes MIMO de Nt antennes en émission. La partie émission relative aux données destinées à un utilisateur UE servi par la première station de base est hébergée dans cette même première station Cell_l qui comprend en outre une antenne ANT d'accès. 35 La partie réception est hébergée dans la deuxième station de base Cell_2 et dans le terminal d'un utilisateur UE servi par la première station. Le terminal est identifié à l'utilisateur dans le document. 7 Le schéma fait apparaître une modélisation du canal de transmission qui est décomposé en un canal utile Ch_u, un canal interférant Ch_int et un canal d'accès Ch_acc entre la partie émission et la partie réception. Le canal de propagation entre l'antenne d'accès de la station de base serveuse et l'utilisateur servi correspond au canal dit d'accès. Le canal de propagation entre le réseau 5 d'antennes MIMO de la première station de base et l'utilisateur servi correspond au canal dit interférant. Le canal de propagation entre le réseau d'antennes MIMO de la première station de base et le réseau d'antennes MIMO de la deuxième station de base correspond au canal dit utile. A l'émission, la première station de base transmet au moyen du réseau d'antennes MIMO xN un signal x = [ xt, xt-1]T après traitement d'une donnée c destinée à un utilisateur servi 10 par la deuxième station de base. La première station de base transmet en parallèle un signal d'accès xacc destiné à un utilisateur UE servi par cette station au moyen de son antenne ANT d'accès. A la réception, la deuxième station de base reçoit au moyen du réseau d' antennes MIMO un signal yu dit utile transmis par le canal utile. L'utilisateur reçoit au moyen de son ou de ses antennes un signal Yacc d'accès qui est 15 interféré par un signal Yi interférant. Le signal Yacc d'accès reçu correspond au signal d'accès xacc émis après transmission par le canal d'accès. [x xt, x Nt- T Le signal yi interférant reçu correspond au signal x = émis après transmission par le canal interférant. Les figures 4 et 5 sont des schémas d'un mode de réalisation de la première station de base 20 Cell_l. La figure 4 illustre les chaînes de traitement des données Data destinées à un utilisateur servi par la deuxième station de base et des données Data_ue destinées à un utilisateur servi par cette première station de base. Les données Data et respectivement Data_ue sont des données correspondant à au moins 25 une communication établie avec un utilisateur servi par la deuxième station Cell_2 de base et respectivement à au moins une communication établie avec un utilisateur servi par la première station Cell_l de base. Chacune des chaînes de traitement comprend de manière classique un codeur canal Cod, un modulateur binaire à complexe Mod et un ou plusieurs modulateurs OFDM ("Orthogonal 30 Frequency Division Multiplexing") pour générer des signaux multi porteuses. Selon l'illustration chaque modulateur OFDM est mis en oeuvre au moyen d'une transformée fréquence-temps IFFT ("Inverse Fast Fourier Transform"). La première station Cell_l de base comprend en outre un précodeur Prec et un calculateur ,uP. Le calculateur ,uP détermine le vecteur de précodage connaissant certaines données : Hu, 111, 35 Amax et 3,0. Le précodeur effectue un précodage réalisé de manière indépendante pour chaque sous-porteuse. Par conséquent, la description qui suit est donnée pour une seule sous-porteuse. 8 Selon le mode de réalisation illustré par la figure 4, les mêmes paramètres de modulation (même durée de symbole OFDM, même taille de transformée fréquence-temps IFFT et même longueur de préfixe cyclique (CP)) sont utilisés à l'émission aussi bien pour le signal d'accès xacc que pour le signal x = [x°, xl, ..., xNt-1-]T de backhaul BH. Ces signaux sont considérés transmis 5 de manière synchrone. La première station de base transmet à la deuxième station de base la donnée complexe c de variance ac.2 sur la sous-porteuse considérée via le lien BH backhaul, cette donnée c étant destinée à un utilisateur servi par cette deuxième station. Le précodage mis en oeuvre par la première station de base transforme la donnée c en un vecteur de données x de taille Nt x 1 : 10 x = [x°, xl, ..., xNt-l]T (1) avec xnt la donnée complexe envoyée sur l'antenne d'indice nt, 0 nt Nt - 1. Le précodeur met en oeuvre un précodage de vecteurW/ /\/7,v de taille Nt x 1 avec : W = [w ID, , wl ... , wNt -1T - le vecteur définissant le facteur multiplicatif de précodage pour chaque antenne, 15 - Pw = 11W112 où II. H représente la norme Euclidienne, le facteur nécessaire pour normaliser la puissance d'émission. Les données x envoyées via le lien backhaul sont donc obtenues de la manière suivante : w (2) X = -c En parallèle, la première station de base émet la donnée xacc d'accès sur la sous-porteuse 20 considérée. Compte tenu des choix d'installation des stations de base et de leur réseau d'antennes MIMO, les obstacles entre l'émetteur et le récepteur du lien backhaul sont très limités voire absents et le signal reçu en réception yu est très peu impacté par des éventuelles réflexions (réflexions sur le sol ou sur les bâtiments par exemple) du signal transmis. Le canal utile est dit en vision 25 fortement directe (LOS, "Line Of Sight"). Ainsi, le réseau d'antennes en réception peut être vu comme une seule antenne du point de vue de l'émetteur ce qui facilite l'estimation du canal. Le canal utile est donc défini par un vecteur \ITuHu de taille 1 x Nt avec : - Hu un vecteur unitaire (11Hull2 = 1), - Pu = 11,\ITuHu 112 la puissance du canal utile. 30 La valeur de puissance Pu du canal utile est directement liée aux pertes de propagation du canal et à la distance entre les deux stations de base. Le vecteur Hu représente les caractéristiques spatiales du canal utile. Ces caractéristiques peuvent être estimées selon des procédés bien connus de l'homme du métier et en particulier via l'utilisation de données pilotes transmises entre les deux stations de base, l'estimation de l'atténuation due au canal et la remontée éventuelle de l'estimation 35 de la réception à l'émission (si le canal est considéré réciproque, la remontée n'est pas nécessaire). 9 Le signal utile reçu sur le réseau d'antennes MIMO en réception est donc : w Yu = \IFT,Hux = \ITuHu-c 01,47 Les signaux envoyés via le lien BH backhaul sont susceptibles de créer des interférences au niveau des utilisateurs servis par la première station. Cependant, les signaux x et xacc étant 5 envoyés de manière synchrone, les interférences reçues au niveau des utilisateurs se limitent à celles provenant de la sous-porteuse considérée. En effet, les utilisateurs sont supposés séparés en temps et en fréquence. Ainsi, pour la sous-porteuse considérée, au maximum un utilisateur est impacté. En outre, une seule antenne est considérée pour chaque utilisateur. Par suite, entre le réseau d'antennes MIMO d'émission et l'utilisateur, le canal interférant est défini par le vecteur 10 F3/1-I/ de taille 1 x Nt avec : - H1 un vecteur unitaire (11H1112 = 1), - Pi = 2 11j3/H/11 la puissance du canal interférant. Ainsi, la valeur de la puissance P1 du canal interférant dépend des pertes de propagation du canal interférant ainsi que de la distance entre la station de base d'émission et l'utilisateur. Le 15 vecteur H1 représente les caractéristiques spatiales du canal interférant. Ces caractéristiques peuvent être estimées selon des procédés bien connus de l'homme du métier et en particulier via l'utilisation de données pilotes transmises par l'utilisateur et que la première station de base peut recevoir et estimer pour en déduire les caractéristiques du canal descendant par réciprocité. Le signal interférant reçu par l'utilisateur est donné par : r, 20 yi = jilipx = JR'w - c (4) Le réseau d'antennes MIMO de la station de base de réception du lien backhaul reçoit la donnée utile yu. La maximisation du débit du lien backhaul revient à maximiser la puissance de cette donnée utile : 'YU 12 = lij- IHUWI2aC2 Pw 25 Si on ne prend pas en compte les interférences reçues par l'utilisateur impacté, Iyu12 est maximisé avec : W = ni (6) En effet, dans ce cas Pw = 11W112 = 1, les vecteurs Hu et W sont unitaires et lyu 12 prend sa valeur maximale Puo-c2. Cependant, ce précodage ne prend pas en compte les interférences du côté 30 de l'utilisateur. Pour la sous-porteuse considérée, l'utilisateur impacté reçoit la donnée d'accès yacc et la donnée interférante yi auxquelles s'ajoute le bruit thermique b. Le bruit b thermique en réception au niveau de l'utilisateur a pour variance aï, . La qualité du lien d'accès peut donc être quantifiée par le rapport signal sur interférence plus bruit (SINR) en réception : (3) (5) IYacc12 IYacc12 137/12+eb - Y = 2 = PI IHrw120-1_0- Pw' ' ' En l'absence de lien backhaul, les interférences yi disparaissent et le SINR y devient le SNR p : 0-, 5 Selon le mode de réalisation, le critère de qualité choisi pour mesurer l'impact du lien backhaul sur l'utilisateur est défini par le rapport A entre le SNR donné par l'équation (8) et le SINR donné par l'équation (7) : p pPwi IHIvvi2cyël_cyïl cr, p= = t Pr ii u LITI2 + 1 (9) Y -2 = -- iiirv i 0-2 b °b rW Le critère de qualité choisi pour le précodeur est respecté si la valeur du rapport est 10 maintenue en dessous d'une valeur maximale définie par 'ma, : 3, A max (10) La valeur Amax est choisie en fonction de la qualité de service attribuée ou requise par l'utilisateur impacté. Plus le niveau de qualité de service est élevé plus la valeur Amax choisie est proche de 1. Ainsi, l'impact du lien backhaul sur l'utilisateur est négligeable (y 5,---, p) si celui-ci 15 bénéficie d'une bonne qualité de service (A max';'-' 1). Si la qualité de service dont il bénéficie est plus faible, la valeur de Amax choisie peut être augmentée. Ainsi, l'impact du lien backhaul sur l'utilisateur n'est plus négligeable mais reste cependant maitrisé. La corrélation entre le canal utile et le canal interférant est évaluée par la variable Cu1 : 20 Cu/ = 1-1/. Hiti (11) avec ()H le vecteur transposé conjugué. Les vecteurs Hu et H1 étant des vecteurs unitaires, la valeur de 1 Cu/12 est comprise entre zéro et un. Lorsque ces canaux sont peu corrélés alors la valeur de 1Cu112 est proche de zéro. Dans ce cas, l'utilisateur est peu susceptible de recevoir des interférences provenant du lien backhaul. 25 Inversement, lorsque ces canaux sont très corrélés alors la valeur de ICL1112 est proche de un. Le lien BH est alors plus susceptible de créer des interférences. L'utilisation d'un système massive-MIMO permet de limiter la corrélation grâce à l'exploitation de la diversité spatiale du canal. On définit la valeur initiale du critère de qualité Ao de la manière suivante : 302 Pio-ë Ao1+= Ku/ I 2 (12) (Yb Cette valeur Ao est égale à la valeur de A lorsque le lien BH ne prend pas en compte l'utilisateur, c'est-à-dire lorsque le précodeur (6) est utilisé. Autrement dit, il s'agit du ratio entre le SNR au niveau de l'utilisateur donné par l'équation (8) et le SINR au niveau de l'utilisateur donné 10 (7) p = IYacc12 (8) 11 par l'équation (7) avec W donné par (6). Cette valeur de 3,0 doit être comparée avec la valeur seuil 3,,,,,,. Si 3,0 3,,,,,,, alors le vecteur de précodage W n'a pas besoin de prendre en compte l'utilisateur et peut permettre de maximiser la puissance reçue sur la station BS de base de 5 réception tout en respectant 3, 3,. Le vecteur de précodage est alors celui donné par (6). En injectant (6) dans (5) la puissance reçue sur la deuxième station de base est : 13iti I 2 = PI/C)-C (13) car IHuW12 = 1HuHluir = 1. Si 3,0 > 3,,,,,,, le précodeur défini par (6) ne peut pas être utilisé car le critère de qualité 10 n'est pas respecté. Le précodeur utilisé est le suivant : W = (1 + a)Hlui - Cui. 1/1/ (14) avec a> 0 déterminé de la façon suivante comme démontré à l'Annexe A : a = 3.0-1 1 maxi (1-1Cu/12)+\1(1-1Cu/12)(ZO:x1-1 iCu/12) (15) La puissance reçue sur la deuxième station de base a alors pour expression comme 15 démontré à l'Annexe B: 7 7 \ 2 \ no-1 1 maxi 3.0-1 no-1 3.0-1 ) 1 Amax-1(1 ICUll2 )+ max-1(ICU112 Amax-i j / 13iti I 2 = Pucic 1 \ \ (16) Selon un mode de réalisation, le critère de qualité choisi pour mesurer l'impact du lien backhaul sur l'utilisateur est défini par une valeur minimale déterminée du SINR. L'organigramme de la figure 6 représente les principales étapes mises en oeuvre par un 20 procédé selon l'invention selon un mode de réalisation. Lors d'une phase initiale, il y a une détermination de données d'entrée au procédé. Cette phase initiale comprend par exemple l'émission de données pilotes par la seconde station de base du lien backhaul pour estimer les caractéristiques Hu du canal utile et l'émission de données pilotes par l'utilisateur pour estimer les caractéristiques H1 du canal interférant. Lors de cette 25 phase, la première station de base peut estimer les caractéristiques Hu et H1 des canaux utile et interférant en recevant et estimant ces pilotes. La valeur de 3,,,,,, est déterminée par la première station de base en fonction d'une QoS attribuée à l'utilisateur pour une communication établie avec la première station de base. La valeur de 3,0 peut, par exemple, être déterminée de la manière suivante : 30 1. L'utilisateur envoie à la première station de base la valeur du SNR p mesuré lorsque le lien backhaul n'est pas actif, lors de la voie montante du système de communication. 12 2. Le réseau d'antenne d'émission applique le précodage défini par (6) pour envoyer des données sur la deuxième station de base, lors de la voie descendante du système de communication. 3. Durant cette transmission, l'utilisateur mesure la valeur du SINR y. 5 4. L'utilisateur envoie à la première station de base la valeur du SINR y mesurée précédemment, lors de la voie montante du système de communication. 5. La première station de base calcule la valeur de 3,0 de la manière suivante : 3q3= PlY. Les données complexes c de variance o-, sont obtenues après codage et modulation binaire 10 à symboles des données Data. Dans une première étape 2, le procédé compare le critère de qualité mesuré lors de la phase initiale 3,0 et la valeur seuil 3,,,,,,. Si 3,0 An,,,, alors Y le procédé détermine dans une troisième étape 3 les coefficients de précodage selon l'équation (6) : W = ni 15 Si Ao> An,,,, alors N le procédé détermine dans une quatrième étape 4 la valeur de Cu/ selon l'équation (11), la valeur de a selon l'équation (15) et les coefficients W de précodage selon l'équation (14) : Cu1 - Iii. ni (1-1 cuti 2)-F \kt-Ica' I 2)(,,,,°°,7x1 1 I cuti 2) 4-1 1 3'rnax-1 W = (1+ a)Hlui - Cui. le 20 Le procédé détermine dans une cinquième étape 5 les données x à émettre via le lien backhaul selon l'équation : x = -w x c. Le procédé de télécommunication décrit précédemment est mis en oeuvre par une station de base. La structure simplifiée d'une telle station de base est illustrée par la figure 5. Cette station de base BSICell_l STA comprend un réseau d'antennes MIMO de Nt 25 antennes en émission. La station de base comprend une mémoire MEM comprenant une mémoire tampon et une unité de traitement ,uP équipée par exemple d'un microprocesseur et pilotée par un programme d'ordinateur Pg pour mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur Pg sont par exemple 30 chargées dans une mémoire rapide avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement itP. a = Le microprocesseur de l'unité de traitement ,uP met en oeuvre un procédé selon l'invention décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur Pg. 13 Ainsi selon un mode de réalisation, les étapes du procédé selon l'invention sont déterminées par les instructions d'un programme incorporé dans un circuit électronique telle une puce elle-même pouvant être disposée dans une station de base. Le procédé selon l'invention peut tout aussi bien être mis en oeuvre lorsque ce programme (ou ses modules) est chargé dans un 5 organe de calcul tel un processeur ou équivalent dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur (ou ses différents modules), notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations, adapté à mettre en oeuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de 10 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 pour implémenter un procédé selon l'invention. 15 Référence : [1] R. Taon i and A. Sridharan, "Point-to-multipoint in-band mmwave backhaul for 5g networks," IEEE Communications Magazine, vol. 53, pp. 195-201, Jan. 2015. 14 Annexe A Détermination de a En utilisant l'expression (14), il vient : Pw = 11W112 = (1 + a)2 21Ct112(1 + a) +1Cu/12 5 En effet 11117112 = wH. = (1 + a)2Hu. HÇ - (1 + a)Cuiflu. 1/1/ - (1 + a)Ci,11-11.HÇ + IC(1112111. HV 11W112 = (1 + a)2 21Cui 12(1 + a) + I Cuj 12 puisque Cu/ = 1/1.Hlui Donc, Pw = (1 + a iCt112)2 + iCt1i2(1 -1Cu/12) (17) 10 En remplaçant Pw dans l'équation (5) il vient : (1-Fa-lcur12)2 Yu I = Ptj IC ruas (1 (1 + a - ICulu1121)22(+1 ICI uC lu1121(21)-1Cull2)) Car d'après (14) : 1HuW12 = 1Hu ((1 + a)Hiô - = 1((1 + a) - HuHli)12 15 IHuW12 =1((1 + a) - Cup C1)12 = (1 + a -1Cu/12)2 En effet Hu.HjCjj= Par ailleurs : 1141/112 Pw (1-Fa-lcur12)2+1cur12(1-1cur12) IH1w12 a2lcur12 Pw a2+2a(1-lcur12)+(1-lcu/12) 20 Le critère de qualité est respecté si : = 1111W12 Plo'ë + Ama, cette équation a une seule solution positive donnée par : (1-Icu/12)+\1(1-lcur12)(,:°,-x1_1 lcur12) Annexe B 5 Puissance reçue pour A0 > En combinant les équations (24) et (18) il vient : IYUI2 = Pue ( ICU/12(1-ICU/12)) 1 3.0-1 2 3'Max-1a a = no-1 1 maxi (24) (25) (26) 2 \ 2\ no-1 1 maxi 1 13iu 12 = Pucic (27) 3.0-1 maxi 3.0-1 maxi 1 2 1)+ ICU/I ICU/I2 \ \ 2 ICU/12(1-ICU/12)( 3'13-1 1) maxi ( \ 'max-i 4-1 ((1 ICU/12)+\1(1 'CU/12)3122_1 ICU/12)) / / \ 13iu 12 = Pucic 1 2 1. 5 10 2. 15 3. 20 4. 16