Brevet FR3046316A1 (20170630)
REVENDICATIONS1 - Procédé de codage univoque des transmissions de données sur un canal de propagation à avantage de capacité, entre un premier utilisateur A comportant au moins un émetteur (16e) et un deuxième utilisateur B comportant au moins un récepteur (26r), les données étant supportées par un signal utile transmis par A, SA, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : a) définir préalablement pour chaque utilisateur, le paramètre de rapport signal à interférence à l'émission minimal (SINR) ,A->Bmin,dB et le paramètre rapport signal à bruit + interférence à l'émission (SIR)A,dB, b) mesurer au niveau des récepteurs (26r) les signaux utiles provenant de chaque émetteur (16e) et déterminer la valeur du rapport signal à bruit plus interférence en réception correspondant, (SIN R)A->B,dB, c) Lorsque (SINR)A_>13,dB (SINR)A->Bmin,dB évaluer l'avantage radio de canal ARC par : ARCdB = (SINR)A_>B,dB.- (SIR)A,dB puis, lorsque ARCdB k 0, évaluer la capacité de transmission dudit canal de transmission Csh(AWGN) et l'avantage de capacité AdAwG") induit en canal 20 gaussien par les formulations ci-dessous: csh(AWGN)((SI NR)A->B,c113) = log2[1+1 0((SINR)A->B,dB)/10] Ac(AWGN)((S INR) ,A->B,dB ; (S IR) 1 = csh(AWGN)((S I NR) 0((SIR)A,dB)/101, ,A->B,dB) - log2[1 d) Lorsque (SINR)A->B,dB (SINR)A_>Bmin,dB évaluer l'avantage radio de canal 25 ARC par : ARCdB = (SINR)A_>B,dB.- (SIR)A,dB puis, lorsque ARCdB k 0, évaluer la capacité de transmission d'un canal général Csh(général) et de l'avantage de capacité AC(general) induit dans un canal quelconque par les formulations ci-dessous : 30 csh(général)((SINR) ,A->B,dB) = S tecodages_SA{I (A; B), SI N RA->B,dB}, 25 3046316 qui est la borne supérieure de l'information mutuelle 1(A;B) entre le premier utilisateur A et le deuxième utilisateur B sous l'hypothèse d'un rapport signal à bruit + interférence égal à SINRA->B,cs au niveau de la réception en B, pour tous les codages possibles du signal utile SA, 5 csh(génére (SIRA,dB) = SUPcodages_SA{I(A;E), SIRA,dB}, qui est la borne supérieure de l'information mutuelle 1(A;E) entre le premier utilisateur A et le tiers E sous l'hypothèse d'un rapport signal à bruit + interférence égal à SIRA,dB au niveau de la réception en E, pour tous les codages possibles du signal utile SA, 10 puis Ac(général)((SINR) ,A->B,dB ; A (SIR) 1 ,,d13/ = Ceh(général)(SINRA->B,dB) Csh(général)inin01FNA,dB/dB, e) si l'avantage de capacité est positif en canal gaussien AdAWGN)((SINR)A_ >B,dB ; (SIR)A,dg )> 0 ou en canal général AC(général)«SINR) ,A->B,dB ; (SIR) 1 > 15 0, alors sélectionner un codage interne Ci-d de longueur en entrée Nint,E de longueur en sortie Nint,S adapté à corriger des erreurs de transmission, et un codage externe Cext de longueur en entrée Next,E de longueur en sortie Next,s vérifiant Next,s 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise un codage externe de longueur en entrée Next,E constitué de deux codes imbriqués cb et ce, ce étant un sous-code de cb, de débits de sortie respectifs lb et rie avec Ob le), de rendements respectifs Rb et Re avec (Rb k Re), 5 lesdits codes étant adaptés de manière : - à vérifier les relations suivantes en canal gaussien : lb ceb(AWGN)((SINR) ,A->B,d13) ib - rie Ac(AWGN)((SINR) /A->B,dB, (SIR) 1 ,A,dB,, - à vérifier les relations suivantes en canal général : 10 lb B,dB) lb - rie' rc(généra)((SINR)A->B,dB; (SIR)A,d3) , - à produire un flux binaire protégé en sortie de débit (Rb - ReNext,E. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on 15 sélectionne les bits de données à coder par les étapes suivantes : - Classer les Next,E entrées du code externe Cext en fonction d'un critère caractérisant leur facilité de décodage, - Envoyer des bits aléatoires sans valeur d'information sur les Re*Next,E meilleures entrées du code externe Cext, - Envoyer les bits contenant l'information à protéger sur les (Rb- Re)*Next,E entrées suivantes, - Envoyer des bits prédéfinis sur les entrées restantes. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que le critère utilisé 25 est la capacité symétrique des entrées ou leur paramètre de Bhattacharyya ou leur poids de Hamming ou tout autre paramètre caractérisant la facilité ou la difficulté de leur décodage. 5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce 30 que la définition des paramètres radio de l'étape a) comporte une étape 27 3046316 d'étalonnage préalable et un ajustement de la valeur de l'avantage radio ARC selon les étapes suivantes : - Définir préalablement pour chaque émetteur (16e) de l'utilisateur A des niveaux de puissance d'émission des signaux utiles SA,dB et des 5 niveaux d'interférence contrôlés 1A,d13 de ces signaux utiles par d'autres signaux émis en même temps que ceux-ci, ces rapports de niveaux étant gérés par un rapport signal à interférence à l'émission, (SIR)A,dB SA,dB - - Etalonner préalablement les niveaux de bruit de réception pour 10 chaque récepteur (26r) de l'utilisateur B, N'13,dB, - Pour chaque émetteur (16e) et chaque récepteur (26r), étalonner préalablement les niveaux des pertes de propagation de A vers B, LA_ >B,dB s'appliquant aux signaux utiles SA,dB et aux interférences contrôlées lA,cm, définir un seuil maximal I-A->Bmax,dB de ces pertes 15 permettant une transmission de bonne qualité de A vers B, - Pour chaque émetteur (16e) et chaque récepteur (26r), étalonner préalablement les niveaux de rapport signal à bruit + interférence à la réception en B (SINR)A->Bmin,de pour le seuil de pertes de propagation de A vers B LA->Bmax,dB, pour les émissions par A des signaux utiles 20 SA,dB et des interférences contrôlées 1,013 et pour les traitements appliqués sur les signaux SA en émission par A et en réception par B, - Pour chaque émetteur (16e) et chaque récepteur (26r), on utilise pour avantage radio, l'avantage radio a minima : ^ ARCdB = ARCmin,dB = (SINR) ,A->Bmin,dB-- (SIR) IA,dB. 6 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape b) de la revendication 1 est mise en oeuvre en exploitant directement les sorties des traitements appliqués par chaque récepteur (26r) de B pour les besoins propres à la qualité de réception et de démodulation des signaux émis par chaque émetteur (16e) de A. 28 3046316 7 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que B est muni de capacités d'émission qui lui sont propres, que A est muni de capacités de réception qui lui sont propres, en ce que B transmet à A la valeur du rapport signal à bruit plus interférence en réception qu'il mesure, 5 (SINR) ,A->Bmesuré,dB, et en ce que A et B prennent pour valeur de l'avantage radio dans les revendications ci-avant la valeur issue des mesures de B, soit : ARCdB = ARCmesuré,dB = (SINR) ,A->Bmesuré,dB (SIR)A,dB - 10 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'utilisateur A transmet à l'utilisateur B sur un canal public le nombre de bits protégés en réception, sans divulguer aucune information sur la valeur des bits protégés, selon l'avantage de capacité canal qu'il estime en fonction de ses ajustements du paramètre (SIR)A,dB et des valeurs du paramètre (SINR)A- 15 >Bmesuré,dB que B lui retourne. 9 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise comme code interne un code correcteur adapté à des canaux de propagation à évanouissement et bruités, choisi parmi la liste suivante : 20 BCH, LDPC, RS, TC, Codes Convolutifs. 10 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les utilisateurs échangent selon un mode Duplex Temporel employant une même fréquence porteuse pour leurs échanges en émission et en 25 réception dans les deux sens de transmission ou selon un mode Duplex fréquentiel employant des fréquences porteuses différentes pour leurs échanges en émission et en réception selon le sens de transmission. 11 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce 30 qu'il utilise des signaux émis et reçus dans le cadre d'un protocole de bruit 29 3046316 artificiel NA et formation de faisceau FF depuis un émetteur (16e) vers un récepteur (26r), avec les définitions et formulations suivantes: - SA,dB : puissance d'émission des signaux utiles par l'émetteur (16e) de l'utilisateur A, 5 - NAdg : puissance d'émission de signaux de bruit artificiel par l'émetteur (16e) de A, - LA->g,dB : pertes de propagation lors de la transmission de A vers B, - N'13,dB : niveau de bruit en réception (26r) de B, - NRB,dB : niveau de réjection du bruit artificiel en B par des traitements 10 de formation de faisceau appliqués par A, - (SIR)A,dB est alors le rapport entre le signal utile et bruit artificiel NA généré par l'émetteur (16e), (SIR)A,dB donné par : (SIR) ,A,dB = SA,dB NA,dB, - (Si NR)A->13,dg est le rapport entre le signal utile SA et les bruit + 15 interférence résiduelle en réception par l'utilisateur B après application de la formation de faisceau FF par A. (SINR)A->s,dB est donné par : (SINR) ,A->sds = (SA,dB - LA->s,dB) - 10.1og10(10((NA,dB - NRB,dB - LA->B,dB)/1 0 + 0(NM,dB)/10), - L'avantage radio intrinsèque a minima de l'utilisateur B pour la 20 réception de SA est alors : ARC = (SINR)A->s,ds - (SIR)A,dB. 12 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il s'applique des signaux émis et reçus dans le cadre d'un protocole à 25 émission et réception simultané de type Full Duplex, ledit protocole émission et réception simultané procurant l'avantage de capacité relativement à un tiers E selon les définitions et formulations suivantes : - Le premier utilisateur A et le deuxième utilisateur B sont émetteurs et récepteurs de signaux émis simultanément sur la même fréquence, 30 3046316 - A et B émettent simultanément des signaux utiles respectivement SA et SB, de niveaux respectifs SA,dB et SB,dB exprimés en dB, qui auto-interférent, - A et B reçoivent simultanément les signaux utiles, respectivement SB 5 et SA, affectés des pertes de transmission, respectivement L-B->A,dg de B->A et I-A->B,dB de A->B, et d'un bruit de réception, respectivement N'A,dB et N'13,dB, -Les pertes de transmission LA->B,dB de A->B et LB->A,dB de B->A sont égales par réciprocité du canal, 10 - A et B disposent de capacité d'auto-réjection de leurs propres signaux, de niveaux respectifs RAIA->A,dB et RAIB->BodB, - E reçoit simultanément les signaux utiles, respectivement SB et SA, affectés des pertes de transmission, respectivement [-B->E,dB de B->E et I-A->E,dB de A->E, et d'un bruit de réception N'E,dB, 15 - Pour le sens de transmission A -> B : émission par A et réception par B du signal SA de niveau à l'émission S'Axe . rapport entre signal reçu et interférences subies par E sur le signal SA en raison du signal SB : (SIR) ,A/E,dB = SA,dB I-A->E,dB (SB,dB\n<CLM>\1\trapport signal à bruit + interférence résiduelle en B : (SINR) ,A->B,dB = (SA,dB I-A->B,d13) o. log o(SB,dB,dB - RAIB->B,dB)/10) + 0(N'B,dB)/10), . avantage radio a minima de B par rapport à E pour la réception de 25 SA ARC = ARCA->B/EdB = (SI NR)A->B,dB (SIR)A/E,dB, - Pour le sens de transmission B -> A : émission par B et réception par A du signal SB de niveau à l'émission SB,dB . rapport entre signal reçu et interférences subies par E sur le signal 30 SB en raison du signal SA : (SIR)B/E,dB = SB,dB I-B->E,dB (SA,dB 31 3046316 . rapport signal à bruit + interférence résiduelle en A : (SINR)B->A,dB = (SB,dB - LA->B,dB) - 1 0.1ogio(1 0(SA,dB,dB - RAIA->A,dB)/10) + 1 0(N'A,dB)/10)\n<CLM>\1\tavantage radio a minima de A par rapport à E pour la réception de SB ARC = ARCB->A/EdB = (SINR)B->A,dB - (SI R)B/E,dB- 13 - Procédé selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les signaux sont des signaux de d'interrogation et d'acquittement, publics ou 10 non, furtifs ou non, auto-interférés ou non, émis et reçus dans le cadre d'un protocole d'identification de systèmes d'émission réception ou dans le cadre d'un protocole d'authentification d'utilisateurs d'un tel système ou dans le cadre d'un protocole de contrôle d'intégrité des messages émis et reçus par un tel système, lesdits protocoles procurant l'avantage de capacité du canal 15 de transmission selon les définitions et formulations suivantes: - Le premier utilisateur A et le deuxième utilisateur B émettent simultanément des signaux de balise de niveaux respectifs AIA,dB et AIB,dB, qui auto-interférent ainsi les signaux d'interrogation SIA et d'acquittement SAB, 20 - Le mélange des signaux AIA et SIA émis par A est de niveau Al'A,dB=10.1og10(10 (AIA,dB/10) + 1 o(SIA,dB/10)), - Le mélange des signaux AIB et SAB émis par A est de niveau ArB,dB=10.1og1o(10(AIB,dB/10) + 1 o(SAB,dB/10)), - A et B disposent de capacité de réjection des signaux balises de B et 25 A, respectivement SFA/B,dB et SFB/A,dB, - A et B disposent de capacités d'auto-réjection de leurs propres signaux émis, respectivement RAIA_>A,dB et RAIB->B,cm, - Les pertes de transmission I-A->B,dB de A->B et I-B->A,dB de B->A sont égales par réciprocité du canal, 30 - Pour le sens de transmission A -> B : émission par A et réception par B du signal d'interrogation de niveau à l'émission SIA,dB, 32 3046316 . rapport entre signal reçu et interférences a minima subies par E sur le signal d'interrogation SIA en raison du signal AIA (SIR)A,dB = SIA,dB AIA,dB . rapport signal à bruit + interférences résiduelles en B pour la 5 réception du signal d'interrogation SIA (SINR) A->B,dB = (SIA,dB - I-A->B,d13) - 10.1ogio( 0((AIA,dB - LA->B,dB - SFB/A,dB)/1 0 + 1 0(A1'13,dB - RAIB->B,dB)/1\n<CLM>\1\t+ 1 0(N'13,dB)/10),\n<CLM>\1\tavantage radio intrinsèque a minima de B pour la réception de SIA ARC = (SINR)A_>B,co - (SIR)A,dB, - Pour le sens de transmission B -> A : émission par B et réception par A du signal d'acquittement SAB,dB, . rapport entre signal reçu et interférences a minima subies par E sur 15 le signal d'acquitement SAB en raison du signal AIB : (SIR)B,dB = SAB,dB - AI B,dB, . rapport signal à bruit + interférences résiduelles en A pour la réception du signal d'acquitement SAB: (SINR)B->A,dB = (SAB,dB - I-A->B,dB) 20 - 10.1ogio( 0((AIB,dB - LA->B,dB - SFA/B,dB)/1 0 + 1 o(Al'A,dB - RAIA->A,dB)/1\n<CLM>\1\t^ 0(N'A,dB)/10), . avantage radio intrinsèque a minima de A pour la réception de SB ARC = (SINR)B_>A,c1B - (SIR)B,dB, 25 14 - Procédé selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les étapes des revendications précédentes sont renouvelées d'une transmission à l'autre et renouvelées régulièrement au cours d'une même transmission, lorsqu'un contrôle de puissance est appliqué par le premier utilisateur A ou le 30 deuxième utilisateur B ou lorsque la transmission de A vers B gère par adaptation de débit des fluctuations des pertes de transmissions I-A->B,dB. 33 3046316 15 - Dispositif de codage univoque des transmissions de données sur un canal de propagation à avantage de capacité, entre au moins un premier utilisateur A et au moins un deuxième utilisateur B, un utilisateur comportant au moins un émetteur et un récepteur, les données transmises étant 5 supportées par un signal utile, SA émis par A dans le sens A->B, SB, émis par B dans le sens B->A, caractérisé en ce que chaque utilisateur comporte au moins une unité de calcul adaptée à exécuter les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à\n<CLM>\1\t10 16 - Dispositif selon la revendication 15 caractérisé en ce que les émetteurs (16e, 26e) et les récepteurs (16r, 26r) sont des émetteurs/récepteurs de radiocommunications. 17 - Dispositif selon la revendication 15 caractérisé en ce que les émetteurs 15 (16e, 26e) et les récepteurs (16r, 26r) sont des émetteurs/récepteurs de transmissions acoustiques. 18 - Dispositif selon la revendication 15 caractérisé en ce que les émetteurs (16e, 26e) et les récepteurs (16r, 26r) sont des émetteurs et récepteurs de 20 transmissions optiques. 19 - Dispositif selon la revendication 15 caractérisé en ce que les émetteurs et les récepteurs sont des émetteurs et récepteurs de transmission point à point ou les émetteurs et récepteurs d'un réseau de diffusion. 25