Titre : Procédé de réception d'au moins une trame de données dans un système OMAMRC, destination, programme d'ordinateur et système correspondants.

1. Domaine de l'invention

La présente invention se rapporte au domaine des communications numériques.

L'invention se rapporte plus particulièrement à la transmission de trames de données entre au moins deux sources et une destination avec relayage par au moins un nœud pouvant être un relais ou une source, et à la phase d'adaptation de lien mise en œuvre préalablement à la transmission d'une trame.

Il est entendu qu'un relais n'a pas de message à transmettre. Un relais est un nœud dédié au relayage des messages des sources tandis qu'une source à son propre message à transmettre et peut en outre, dans certain cas, relayer les messages des autres sources. La source est dite coopérative dans ce cas.

Il existe de nombreuses techniques de relayage connues sous leur appellation anglo-saxonne : « amplify and forward », « decode and forward », « compress-and-forward », « non-orthogonal amplify and forward », « dynamic decode and forward », etc.

L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la transmission de données via des réseaux mobiles, par exemple pour des applications temps réel, ou via par exemple des réseaux de capteurs.

Un tel réseau peut notamment être un réseau multi-utilisateurs, constitué de plusieurs sources, plusieurs relais et une destination utilisant un schéma d'accès multiple orthogonal du canal de transmission entre les sources, relais et la destination, noté OMAMRC (« Orthogonal Multiple- Access Multiple-Relay Channel » selon la terminologie anglosaxonne).

2. Art antérieur

On décrit ci-après l'art antérieur en relation avec un système de communication OMAMRC mettant en œuvre M sources, éventuellement L relais et une destination, avec M > 2 et L > 0.

Dans un tel système de communication, au cours d'une première phase de transmission, les M sources sont configurées pour transmettre des messages sur K intervalles de temps (en anglais « time slots ») et B sous-bandes de fréquence, avec K > 1 et B > 1. Au cours d'une deuxième phase de transmission coopérative, une sélection de relais parmi les M sources et les L relais est configurée pour transmettre un signal représentatif d'au moins un des messages sur T _used intervalles de temps et B sous-bandes de fréquence.

Une trame comprend les données transmises sur les (K + T _used ) intervalles de temps. Une phase d’adaptation de lien peut être mise en� �œuvre préalablement à la transmission d’au  moins  une  trame,  pour  déterminer  les  ressources  à  allouer  aux  sources  pour  la  transmission  des  trames.  Différentes techniques d’adaptation de lien sont co nnues.  Par exemple, si  les conditions radio varient rapidement,  i.e. en cas de variations rapides du  canal global de transmission entre les sources et la  destination (par exemple en situation de mobilité),   une technique d’adaptation lente de lien peut être  mise en œuvre (en anglais « Slow Link Adaptation  »  ou SLA). A l’inverse, si les conditions radio vari ent lentement, une technique d’adaptation rapide de� � lien peut être mise en œuvre (en anglais « Fast� �Link Adaptation » ou FLA).   La  différence  entre  ces  techniques  d’adaptation  lente  ou  rapide  de  lien  repose  sur  la  connaissance des différents liens du système par la  destination.  En effet, comme un tel système de communication fai t intervenir des relais, la destination ne  connaît  pas  tous  les  liens  du  système  et  peut  observer  directement  uniquement  les  liens  directs  (source vers destination ou relais vers destination).� �En revanche, les liens indirects entre les sources  (S‐S), entre les relais (R‐R), entre les sources� �et les relais (S‐R) ne sont pas directement obser vables par  la destination.   Pour obtenir une connaissance totale de tous les lie ns du système au niveau de la destination  (en anglais « Channel State Information », CSI), l es sources / relais peuvent estimer les canaux indir ects  et remonter ces informations à la destination (« f eedback »). La destination peut estimer directement  les canaux directs.   Une telle connaissance CSI par la destination est to utefois particulièrement coûteuse, car elle  nécessite  un  échange  d’informations  de  contrôle  important  entre  les  sources,  les  relais  et  la  destination.  Si  le  canal global de  transmission entre  les  sources et  la destination varie  lentement,  il est  possible de remonter toutes les estimations des canau x indirects à la destination (par exemple avant  la  transmission  d’une  nouvelle  trame  ou  de  quelques  trames,  ou  dès  qu’un  changement  dans  l’estimation d’un canal indirect est détecté) et  de mettre en œuvre une technique d’adaptation de  lien  de type FLA pour déterminer les débits à allouer� �aux sources. Une nouvelle allocation peut ainsi êtr e  mise en œuvre trame par trame ou pour un groupe d e quelques trames, ou dès qu’un changement de  CSI est détecté.   En  revanche,  si  le  canal  global  de  transmission  entre  les  sources  et  la  destination  varie  rapidement, la connaissance CSI à la destination dev ient trop coûteuse.   Pour limiter le coût de la surcharge de la voie d e retour (« feedback overhead »), seule une  information sur la distribution/statistique des canaux� �(en anglais « Channel Distribution Information »,  CDI) de tous les liens est supposée connue par la� �destination. Par exemple, une telle information sur  la distribution/statistique des canaux est une qualit� � moyenne (par exemple un rapport signal à bruit  moyen « SNR moyen », un rapport signal à bruit  plus interférence moyen « SINR moyen », etc). Une   telle information CDI est supposée constante sur plu sieurs centaines de trames.  Dans  ce  cas,  une  technique  d’adaptation  de  lien  de  type  SLA  est  mise  en  œuvre  pour  déterminer  les débits à allouer aux sources. Une nouvelle all ocation peut ainsi être mise en œuvre  pour un groupe de quelques centaines de trames, ou  dès qu’un changement de CDI est détecté.   Le  document WO  2019/162592  publié  le  29  août  2019  décrit  notamment  un  système  de  communication OMAMRC mettant en œuvre une adaptation� �lente de lien. Il propose une technique  permettant  de  maximiser  l’efficacité  spectrale  moyenne  (métrique  d’utilité)  au  sein  du  système  considéré sous‐contrainte de respecter une qualité  de service individuelle (QoS) par source.  On présente ci‐après l’efficacité spectrale glob ale d’un système de communication OMAMRC  mettant  en  œuvre  une  technique  d’allocation  de  débit  basée  sur  une  technique  FLA  ou  sur  une  technique SLA selon l’art antérieur.  Soit   une variable aléatoire représentative de l’effica cité spectrale par trame par  rapport à une stratégie d’allocation de débit P,  notée   pour une technique d’adaptation lente  de lien et  pour une technique d’adaptation rapide de lien, e t H une matrice représentative  du canal global de transmission.  On définit deux efficacités spectrales moyennes, don t l’une est une très bonne approximation  de  l’autre :   l’efficacité  spectrale  globale  par  trame    et  l’efficacité  spectrale  globale    qui  est  le  rapport du nombre moyen de bits  correctement  reçus et du nombre moyen d’utilisation de  canal  (ressource radio sous bandes et intervalle de temps)� �nécessaire. On suppose que le canal global de  transmission est invariant pour la durée d’une tra me, i.e. que les liens directs et indirects ne vari ent  pas pour la durée d’une trame.  On définit le vecteur représentatif d’un nombre d e sous‐bandes allouées pour chaque nœud  (source  ou  relais),  pour  un  intervalle  de  temps  t,  comme  un  vecteur  à  (M+L)  dimensions n _t ∈  est le nombre de sous‐bandes allouées à un uti lisateur  i pour une transmission sur  l’intervalle de temps  correspondant à la première phase de transmission,  ou sur un intervalle de  temps t > 0 correspondant à la phase de transmi ssion coopérative.  Si une technique d’adaptation lente de lien est mi se en œuvre, l’efficacité spectrale globale  peut s’exprimer sous la forme suivante :  avec  ^^ ^{^} . ^{^}   l’opérateur qui correspond à la moyenne/e spérance sur la distribution du canal H  où    K _i la charge utile transmise ൈ F essources temps‐fréquence (également appelées « u tilisation de  canal » ou « channel use » ou « ressource elem ent » selon la terminologie du 3GPP) par la source    le nombre de transmissions coopératives utilisées  pendant la phase de transmission coopérative,   le nombre maximum de transmissions coopératives aut orisées pendant la phase de transmission  coopérative,   l’espérance d’une indication d’événement de  coupure individuel  pour la source  ^ à  l’issue de la phase de transmission coopérative.  Une indication d’événement de coupure est une var iable aléatoire prenant une valeur égale à  1  si  un  nœud  source  ou  un  ensemble  de  nœuds  source  n’est  pas  décodé  correctement  par  la  destination  (notamment à  l’issue d’un nombre maximum de  transmissions coopératives autorisées  Tmax),  0  sinon.  Plus,  généralement,  on  définit  l’indication  de  coupure    comme  une  variable  aléatoire qui prend la valeur 1 si la source i n� ��est pas décodée correctement après la première  phase  de  transmission  et  à  chaque  transmission  coopérative  l  jusqu’à    Si  la  source  i  est  décodée correctement avant ou à la transmission t,  l’indication de coupure prend la valeur 0. Ainsi,   signifie que la source i ne sera pas décodée co rrectement durant une trame (car le nombre  de transmission pendant la phase de transmission coop érative ne peut dépasser Tmax).   est donc la probabilité d’un événement de coup ure de type « la  source i n’est pas décodée correctement » et re présente l’ensemble des liens ayant conduits à un e  coupure de la source i.  représente l’espérance du nombre d’intervalles de  temps nécessaire pour la phase  d _{e transmission coopérative, et peut être déter miné comme suit :}  Une utilisation du canal est la plus petite granular ité en ressource temps‐fréquence définit par  le système qui permet la transmission d’un symbole  modulé. Le nombre d’utilisations du canal est li é  à la bande de fréquence disponible et à la duré e de transmission.  Si une technique d’adaptation rapide de lien est m ise en œuvre, l’efficacité spectrale globale  peut s’exprimer sous la forme suivante :    avec :   un événement de coupure individuel pour  la source  ^^ à  l’issue de la phase de transmission  coopérative comme décrit ci‐dessus,    une variable correspondant au nombre minimal de tra nsmissions  coopératives utilisées pendant  la  phase  de  transmission  coopérative  permettant  de  décoder  l’ensemble  des  sources  (i.e.  aucune  source n’est coupée) :  En résumé,  la  technique d’adaptation rapide de  lien, basée sur une connaissance totale du  canal global de transmission (CSI) permet d’allouer� �des débits aux sources d’une façon précise.   Néanmoins,  dans  un  système  MAMRC,  le  nombre  de  canaux  /  liens  croît  de  façon  exponentielle  avec  le  nombre  de  nœuds  (source  ou  relais).  Par  conséquent,  il  existe  une  forte  probabilité qu’au moins un lien varie au cours du  temps, engendrant l’échange d’une grande quantit é  d’informations de contrôle entre les sources/ relai s et la destination.  Une telle technique d’adaptation rapide de lien est  donc difficilement utilisable.  Pour éviter l’échange d’un tel volume d’inform ations de contrôle, une technique d’adaptation  lente peut être utilisée.  Néanmoins, une telle technique d’adaptation lente d e lien est moins précise qu’une technique  d’adaptation rapide de lien. En effet, la connaissa nce d’une distribution/statistique des canaux (CDI)  peut être assez éloignée de la connaissance réell e des canaux (CSI) à un instant donné, ce qui pe ut  engendrer des approximations lors de l’allocation de s débits aux sources et réduire les performances  du système de communication, par exemple en termes  d’efficacité spectrale.   Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique  d’adaptation de lien qui ne présente pas  l’ensemble des inconvénients de l’art antérieur.� � 3.  Exposé de l’invention  L’invention propose une solution, sous  la forme d’un procédé de réception d’au moins� �une  trame de données, dans un système de communication� �mettant en œuvre M sources, éventuellement  L relais et une destination, avec lesdites  M  sources  étant  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps  et B sous‐bandes de fréquence, avec et  , et une sélection desdites M sources et desdits L  relais étant configurée  pour  transmettre,  au  cours  d’une  phase  de  transmission  coopérative  un  signal  représentatif  d’au  moins un desdits messages sur    intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquence , selon un  ordonnancement choisi par ladite destination,   les données transmises sur lesdits   intervalles de temps formant une trame de données.   Selon l’invention, ladite destination met en œuvre,  pour au moins une trame de données et  l’ordonnancement associé, une phase initiale d’ada ptation de lien, préalable à ladite première phase   de transmission de ladite trame, comprenant :  ‐ l’estimation des canaux de transmission associé s aux liens directs entre lesdites sources et/ou rel ais  et ladite destination, dits canaux directs,  ‐  l’obtention des statistiques des canaux de  transmission associés aux  liens  indirects entre  lesdites  sources et/ou relais et ladite destination, dits cana ux indirects, et  ‐  la  détermination,  à  partir  desdites  statistiques  des  canaux  indirects  et  desdites  estimations  des  canaux directs, de M débits à allouer aux M sourc es pour la transmission de ladite trame de données.   Par  rapport  à  une  technique  d’adaptation  lente  de  lien  selon  l’art  antérieur,  la  solution  proposée permet d’améliorer la précision de l’a llocation de débit pour la transmission d’une tram e de  données, puisqu’elle tient compte de l’estimation� �des canaux directs (CSI des liens directs). Les dé bits  à allouer aux sources peuvent ainsi être détermin� �s à partir d’une connaissance des informations CS I  des liens directs. La solution proposée est donc pl us robuste, même en cas de mobilité des sources  et/ou des relais.   On rappelle que la technique d’adaptation lente de� �lien classique utilise la connaissance d’une  distribution/statistique  de  l’ensemble  des  canaux  (CDI),  et  n’est  mise  en  œuvre  que  lorsque  la  statistique des canaux est mise à  jour, par exemple  toutes  les  centaines de  trames.  La destination  n’utilise donc pas toute l’information à sa disp osition, et n’utilise notamment pas la connaissance� �des  liens directs source‐destination et relais‐destinati on.  Par  rapport  à  une  technique  d’adaptation  rapide  de  lien  selon  l’art  antérieur,  la  solution  proposée  permet  de  réduire  la  quantité  d’informations  de  contrôle  échangées,  puisqu’elle  tient  compte d’une connaissance d’une distribution/statist ique des canaux indirects uniquement (CDI des  liens  indirects).  Les  débits  à  allouer  aux  sources  peuvent  ainsi  être  déterminés  à  partir  de  valeurs  moyennes sur les liens indirects. En particulier, les  sources et/ou relais sont donc adaptés à estimer� �les  CDI des canaux indirects et à les remonter à la  destination.  La  solution  proposée  permet  donc,  selon  au  moins  un  mode  de  réalisation,  d’utiliser  les  informations directement disponibles à la destination� �(estimation des canaux directs), tout en limitant  le volume d’informations de contrôle échangé.  Notamment, la solution proposée peut être mise en  œuvre lorsqu’une technique d’adaptation  rapide de lien ne peut pas être implémentée car  le canal global varie trop rapidement, ou quand une� � technique d’adaptation lente de lien est peu perfor mante.  La  solution proposée  tire ainsi avantage des  techniques d’adaptation  rapide de  lien sur  les  canaux  directs  pour  optimiser  l’allocation  de  débit,  et  d’adaptation  lente  de  lien  sur  les  canaux  indirects  pour  limiter  l’échange  d’informations  de  contrôle.  La  solution  proposée  peut  donc  être  considérée  comme  une  solution  intermédiaire  d’adaptation  de  lien,  basée  sur  une  connaissance  partielle du canal global à la destination.  En  particulier,  la  solution  proposée  peut  être  mise  en  œuvre  dans  un  système  de  communication de type OMAMRC mettant en œuvre un sc héma d’accès multiple orthogonal en temps  (en anglais « Time Division Multiplexing », TDM),  avec dans ce cas ou en fréquence  (en anglais « Frequency Division Multiplexing », FD M), avec dans ce cas  et Un intervalle de temps associé à une sous‐bande  de fréquence peut notamment être divisé en  F ressources temps/fréquence, avec En  particulier,  l’allocation  de  sous  bandes  entre  les  sources  permet  de  réduire  le  temps  nécessaire pour transmettre des données puisque les� �sources émettent simultanément dans un seul  et même premier intervalle de temps (time slot). Un  tel procédé est donc bien adapté pour des servi ces  exigeant en termes de latence.  Selon un mode de réalisation particulier, comme pour  la technique d’adaptation rapide de lien,  l’estimation des  canaux directs peut être mise en œuvre pour  chaque  trame de données, pour un  groupe de quelques trames (inférieur à 10 trames p ar exemple), ou dès qu’une variation d’un canal� � direct est détectée.   Les canaux directs peuvent notamment être estimés � � partir d’au moins un signal de référence  reçu par ladite destination, et émis par lesdites  sources et/ou lesdits relais.  Par exemple, un signal de référence peut être un� �signal de référence de sondage (en anglais  « Sounding Reference Signal » ou SRS, tels que d� �finis dans la norme 3GPP LTE/NR). Notamment, de  tels signaux de référence peuvent être émis par  les sources et/ou les relais, à réception d’une  requête  de la destination. En particulier, une telle requête  peut être diffusée par la destination dans un sy stème  de communication OMAMRC préalablement à la transmiss ion d’une première trame de données.  En variante, le signal de référence peut être un� �signal de référence de démodulation (en anglais  Demodulation Reference Signal » ou DMRS, tels que d éfinis dans la norme 3GPP LTE/NR). Notamment,  de tels signaux de référence peuvent être transmis  conjointement aux trames de données au cours de  la première phase de transmission ou de la phase d e transmission coopérative d’une trame, et être  utilisés pour mettre à  jour  l’estimation des canaux directs  (i.e.  lorsqu’une première estimation des  canaux directs est disponible au niveau de la destin ation).  Selon un autre mode de réalisation particulier, comm e pour la technique d’adaptation lente  de lien, l’obtention des statistiques des canaux in directs peut être mise en œuvre pour un ensemble  de  trames, par exemple une  centaine de  trames.  En effet,  une  telle  information CDI est  supposée  constante sur plusieurs centaines de trames.  En variante, les statistiques des canaux indirects pe uvent être mise à jour dès qu’une variation  d’un canal indirect est détectée.   La  statistique  des  canaux  indirects  correspond  par  exemple  à  une  qualité  moyenne  (par  exemple un rapport signal à bruit moyen « SNR moy en », un rapport signal à bruit plus interférence   moyen « SINR moyen », etc). Par exemple,  la statistique de distribution de chaque lien indirec t suit  une distribution gaussienne et ne dépend que d’un� �paramètre qui est le SNR. D’autres distributions  peuvent être envisagées, comme une distribution de  Dirac. Dans ce cas, la statistique de distribution  de chaque lien  indirect suit une distribution de Dirac autour de la  racine carrée des SNR associés à  chacun des canaux indirects.  Par exemple, les sources ou relais sur un lien indi rect recevant un signal de référence peuvent  estimer le canal de transmission associé à ce lien  indirect, puis déterminer une statistique associée� �à  ce lien indirect et remonter cette information à la  destination.  En particulier, si une source ou un relai d’un li en indirect détecte un changement dans le canal  indirect, elle peut envoyer une notification à la d estination signalant une modification d’au moins une   statistique d’un desdits canaux indirects. Une telle  notification est par exemple de type « Event driv en  CDI update ».  Ainsi,  la  destination  peut  mettre  en  œuvre  une  mise  à  jour  de  la  statistique  des  canaux  indirects à réception d’une telle notification.  Selon un mode de réalisation particulier,  ladite détermination de M débits à allouer aux M� � sources met  en œuvre  une maximisation  d’une métrique  de  qualité  de  service  dudit  système  de  communication, connaissant l’estimation des canaux di rects.  Une telle métrique de qualité de service est par  exemple de type efficacité spectrale, BLER  (« Block Error Rate »), etc. Une maximisation de  la qualité de service permet par exemple d’optimis er  le débit ou de diminuer la puissance d’émission  des sources pour un même débit.  Par exemple, ladite maximisation s’exprime sous la  forme :  ெ   sous contrainte que :    avec :   S l’ensemble des sources,  une variable représentant le débit à allouer à l a source e nombre de sous‐bandes allouées à la source i  durant la première phase de transmission,  ’estimation des canaux directs,   est l’indication de coupure qui prend la valeur  1 si la source i n’est pas décodé correctement  durant une trame,    le nombre de transmissions coopératives utilisées  pendant la phase de transmission coopérative,  le nombre maximum de transmissions coopératives autor isées pendant la phase de transmission  coopérative,   une moyenne du nombre de transmissions coopératives  utilisées pendant la phase de  transmission coopérative, connaissant l’estimation de s canaux directs,  une moyenne du nombre de messages transmis par  la source i non décodés par  la  destination à  l’issue de  la phase de  transmission  coopérative,  connaissant  l’estimation des  canaux  directs,    le  taux  d’erreur moyen  acceptable  par  rapport  à  une  qualité  de  service QoS, connaissant l’estimation des canaux dir ects.    Selon un mode de réalisation particulier,  ladite détermination de M débits à allouer aux M� � sources met en œuvre un algorithme itératif basé  sur la détermination d’un débit à allouer à la  source  i, pour chaque  , en supposant les débits à allouer aux autres so urces connus.  Par  exemple,  ladite  détermination  met  en  œuvre  un  algorithme  itératif  de  type  « Best  Response Dynamics ».  Un  tel  algorithme  permet  notamment  de  réduire  la  complexité  de  la  fonction  multi‐ dimensionnelle de maximisation.  En particulier, un tel algorithme itératif peut êtr e initialisé en utilisant un algorithme de type  « Genie Aided ».  Selon un mode de réalisation particulier, la déterm ination des M débits à allouer aux M sources  est mise  en œuvre  conjointement  à  la  détermination  d’un  ordonnancement  optimisé  pour  ladite  trame.   On cherche alors à résoudre un problème joint d� �optimisation de l’allocation des débits et de  l’allocation des ressources.  Selon un mode de réalisation particulier, la destina tion transmet auxdites sources au moins  une information représentative desdits débits (par e xemple un schéma de modulation et codage (en  anglais « Modulation and Coding Scheme » ou MCS),� �un index d’un schéma de modulation et codage,  le débit lui‐même, etc).  Par exemple, une telle information est diffusée par� �la destination, ou transmise dans un canal  de  contrôle  spécifique  à  chaque  source  ou  commun  aux  différentes  sources.  En  particulier,  la  remontée des débits peut s’effectuer via des cana ux de contrôle à débit très limité.  L’invention concerne également un nœud destination� �correspondant.  Un tel nœud destination est notamment adapté à me ttre en œuvre le procédé de réception  décrit  précédemment.  Il  s’agit  par  exemple  d’une  station  de  base  ou  d’un  eNodeB.  Une  telle  destination  pourra  bien  sûr  comporter  les  différentes  caractéristiques  relatives  au  procédé  selon  l’invention, qui peuvent être combinées ou prises� �isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages� � de la destination sont les mêmes que ceux du proc� �dé décrit précédemment. Par conséquent, ils ne  sont pas détaillés plus amplement.  L’invention  a  en  outre  pour  objet,  un  système  comprenant  sources  _, éventuellement L relai et une destination pour une mise en œuvre d’un  procédé de réception selon l’invention.  L’invention  concerne  encore  un  ou  plusieurs  programmes  d’ordinateur  comportant  des  instructions pour la mise en œuvre d’un procédé� �de réception tel que décrit ci‐dessus lorsque ce  ou  ces programmes sont exécutés par au moins un proce sseur.  Dans un mode de  réalisation particulier,  le  procédé de  réception  résulte d’une application  logicielle découpée en plusieurs applications logicie lles spécifiques mémorisées dans les sources, dans� � la destination et éventuellement dans les relais. L� ��exécution de ces applications logicielles spécifiqu es  est apte à la mise en œuvre du procédé de réc eption.  En particulier, l’invention a pour objet chacune de s applications logicielles spécifiques sur un  ou plusieurs supports d'information, lesdites applicati ons comportant des instructions de programme  adaptées à la mise en œuvre du procédé de réc eption lorsque ces applications sont exécutées par  des  processeurs.  L’invention  a  en  outre  pour  objet  des  mémoires  configurées  comportant  des  codes  d’instructions correspondant respectivement à chacune  des applications spécifiques.  4.  Liste des figures  D’autres caractéristiques et avantages de l’invent ion apparaîtront plus clairement à la lecture  de  la  description  suivante  d’un  mode  de  réalisation  particulier,  donné  à  titre  de  simple  exemple  illustratif et non limitatif, et des dessins annexés , parmi lesquels :  ‐ la [Fig 1] illustre un exemple de système de  communication de type OMAMRC dans lequel peut être  mis en œuvre l’invention ;  ‐  la  [Fig  2]  présente  les  principales  étapes mises  en œuvre par une destination  selon un mode de  réalisation de l’invention ;  ‐ la [Fig 3] illustre les informations échangées� �entre les sources/relais et la destination selon un� �mode  de réalisation de l’invention ;  ‐  la  [Fig  4]  illustre  un  exemple  d’allocation  de  débits  pour  les  sources  dans  un  système  de  communication de type OMAMRC ;  ‐  la  [Fig  5]  présente  la  structure  simplifiée  d’un  nœud  destination  selon  un  mode  de  réalisation  particulier.  5.  Description d’un mode de réalisation particulier   5.1  Principe général  L’invention se place dans le contexte d’un systè me de communication coopératif, mettant en  œuvre M sources, éventuellement L relais et une de stination, avec  par exemple de  type OMAMRC.  La figure 1 illustre un exemple de système de comm unication de type OMAMRC dans lequel  peut être mis en œuvre l’invention, mettant en � �uvre M sources  _, relais et une  destination  d. Chaque source communique avec l’unique destinatio n avec l’aide des autres sources  (en anglais  « user  cooperation »)  et  des  relais  qui  coopèrent. Une  source peut donc  se  comporter  comme  un  relais  quand  elle  n’émet  pas  son  propre  message.  La  destination  peut  remonter  des  informations aux sources et aux relais (« feedback  »), par exemple dans des canaux de contrôle entre� � la destination et chaque source ou relais (illustrés  en pointillés sur la figure 1).  Les  M  sources  sont  configurées  pour  transmettre,  au  cours  d’une  première  phase  de  transmission, des messages sur K intervalles de temps  et B sous‐bandes de fréquence, avec   et    Les  K  premiers  intervalles  de  temps  sont  donc  dédiés  à  une  première  transmission  des  messages des M sources.  Une sélection des M sources et des L relais est c onfigurée pour transmettre, au cours d’une  deuxième phase de transmission coopérative, un signa l représentatif d’au moins un des messages des  sources sur  intervalles de temps et B sous‐bandes de fréquen ce. Les T intervalles de temps  suivants les K premiers intervalles de temps sont do nc dédiés à des transmissions incluant au moins  une transmission coopérative. Une transmission coopér ative est soit une transmission par un relais  soit une  transmission par une source capable d’aider  la destination à décoder au moins une autre  source. Plus précisément, une transmission coopérati ve est une transmission par un nœud qui contient  des informations relatives à au moins un message d� ��un autre nœud. La transmission d’un relais est,� � par nature, une transmission coopérative mais aussi  la transmission d’une source (qui est capable de  coopération) qui inclut dans sa transmission des inf ormations relatives à au moins un message d’une  autre  source.  La  coopération  des  nœuds  relais  assure  une  augmentation  de  la  fiabilité  des  transmissions.  Dans  un mode  de  réalisation  particulier,  les  nœuds  source  et  relais  fonctionnent  selon  un  mode  « full‐duplex ».  Chaque  nœud  full‐duplex  se  voit  ainsi  allouer  au moins  une  sous‐bande  de  fréquence et peut ainsi transmettre dans sa sous‐b ande et écouter simultanément les autres nœuds  transmettant dans les autres sous‐bandes. En d’aut res termes, en mode « full‐duplex », un nœud r elais  peut écouter la transmission des autres nœuds (sour ce, relais) à chaque intervalle de temps, même  quand il transmet, et un nœud source peut écouter� �la transmission des autres nœuds (source, relais)  à chaque intervalle de temps même quand il transme t.  Dans un autre mode de réalisation,  les nœuds source et relais fonctionnent selon un mo de  « half‐duplex ». Selon ce mode « half‐duplex  », un nœud relais peut écouter la transmission de s autres  nœuds (source, relais) à chaque intervalle de temps  quand il ne transmet pas, et un nœud source peut   écouter  la transmission des autres nœuds (source, relais) à  chaque intervalle de temps quand il ne  transmet pas.  Pour chaque intervalle de temps,  il y a  ressources temps‐fréquence, avec Β le  nombre  de  sous‐bandes  disponibles  et  F   le  nombre  de  ressources  temps‐fréquence  associé  à  un  intervalle de temps par sous bande. Le nombre de re ssources temps‐fréquence est supposé identique  pour chaque intervalle de transmission. Dans le cas  d’une transmission avec une modulation OFDM,  un intervalle de temps peut correspondre à 7 symbol es OFDM et une sous bande à 12 sous porteuses,  ainsi F=12*7 correspond au nombre de ressources élé mentaires d’un bloc de ressources physiques (en  anglais « Physical Ressource Block », PBR) en LTE,  et B est le nombre de PRB (sous bandes) disponibl es  pour la bande de fréquence considérée.  Les  données  transmises  sur  les intervalles  de  temps  forment  une  trame  de  données.   Une  trame  est  donc  un  ensemble  d’intervalles  de  temps  consécutifs  utilisés  pour  la  transmission des messages des M sources selon un ord onnancement défini par la destination.   On peut ainsi considérer qu’une trame est composé e d’une première phase de transmission  et d’une phase de transmission coopérative.  La première phase de transmission comprend   intervalles de temps, durant lesquels les  M  sources  peuvent  envoyer  leur  message  de  façon  orthogonale  en  utilisant  les  sous‐bandes  orthogonales en fréquence et/ou les intervalles de t emps, sur une ou plusieurs sous‐bandes allouées  à chaque source. Si  ^^ ൌ 1, l’intervalle de temps  correspond à la première phase de transmission.  La phase de transmission coopérative comprend intervalles de temps. Pour un intervalle  de temps donné, un ordonnanceur alloue au moins une  sous‐bande ou une bande  à un  nœud relais ou source, pour qu’il transmette vers� �la destination les redondances en fonction du ou  des messages reçus qu’il a correctement décodés  (en anglais « decoding set »). En d’autres terme s, à  chaque intervalle de temps  , la destination peut allouer au moins une sous‐ba nde à un  nœud (ou aucun nœud). Cette allocation de ressource s peut être fixée pour une ou plusieurs trames  consécutives ou pour toutes les trames.  Ainsi, pendant cette phase de transmission coopérativ e, seuls les nœuds sélectionnés parmi  les sources et les relais transmettent, et leur tran smission intervient sur la ou les sous‐bandes (ou  la  bande, si B = 1) qui  leur sont respectivement allouées selon une partition  déterminée pour chaque  intervalle courant. Ainsi, les partitions peuvent êtr e différentes entre tous les intervalles de temps,  y  compris le premier.   La sélection des nœuds et l’allocation des sous� �bandes sont classiquement mises en œuvre par  un ordonnanceur (« scheduler » en anglais), typique ment hébergé par la destination. Cette phase est  plus généralement appelée « allocation de ressourc es » ou ordonnancement.  Un cycle de transmission dure donc  intervalles de temps. La durée d’une trame ne  peut  dépasser  intervalles  de  temps,  où  ^^   correspond  au  nombre  maximum  de  transmissions coopératives autorisées pendant la phas e de transmission coopérative A chaque intervalle de temps, aucune, une ou plusieu rs sous‐bandes peuvent être allouées à un nœud.    Selon  l’invention,  l’orthogonalité  du  système de  communication  peut  être  obtenue  par  un  multiplexage temporel (TDM, avec reposant sur l’utilisation de plusieurs intervalles  de temps  alloués  chacun  à  une  source  différente,  ou  par  un  multiplexage  fréquentiel  reposant sur l’utilisation de plusieurs bandes de f réquence allouées chacune à une source différente.   Par  la  suite,  par  souci  de  simplification,  on  suppose  que  le  nombre  de  sous‐bandes  B  est  supérieur ou égal au nombre de sources ou utilisat eurs M, i.e., . On se place également dans le  contexte d’une première phase de transmission d’u ne trame mettant en œuvre un schéma d’accès  multiple orthogonal en fréquence FDM, i.  (FDM OMAMRC), selon lequel les nœuds,  sources  et  ^^  relais,  fonctionnent selon un mode full‐duplex qui  leur permet d’écouter sans  interférence  les  transmissions des autres nœuds.  Bien entendu, il s’agit d’un simple exemple illus tratif et non limitatif. La généralisation à une  première phase de transmission mettant en œuvre intervalles de temps e se déduit  directement et sans ambiguïté, puisqu’elle s’appa rente à une allocation de ressources sur BK sous‐ bandes pour la première phase de transmission.  Comme  déjà  indiqué,  la  transmission  d’une  trame  peut  être  précédée  d’une  phase  d’adaptation de lien, au cours de laquelle des dé bits sont alloués aux différentes sources. Par exem ple,  on considère un ensemble  fini de débits  (ou de schémas de modulation et codage), et on all oue à  chaque source un débit parmi l’ensemble fini de d ébits.  L’invention concerne la phase d’adaptation de lien . Le principe général de l’invention repose  sur  la  connaissance  des  liens  directs  par  la  destination,  et  l’obtention  d’une  statistique  des  liens  indirects  par  la  destination,  pour  optimiser  l’adaptation  de  lien,  i.e.  l’allocation  de  débits  aux  différentes sources.   La figure 2 illustre les principales étapes mises e n œuvre par l’invention, dans un système de  communication tel que décrit ci‐dessus.  Pour au moins une trame de données et l’ordonnanc ement associé, qui peut être choisi par la  destination,  la  destination d met  en œuvre  une  phase  initiale  d’adaptation  de  lien,  préalable  à  la  première phase de transmission de ladite trame.   La phase d’adaptation de lien comprend une étape  d’estimation 21 des canaux de transmission  associés aux liens directs entre les sources et/ou  relais et la destination, dits canaux directs   Par  exemple, en référence à la figure 1,  les canaux directs que la destination peut directemen t estimer  sont les canaux  La phase d’adaptation de lien comprend également u ne étape d’obtention 22 des statistiques  des canaux de transmission associés aux liens indire cts entre les sources et/ou relais et la destination ,  dits  canaux  indirec Par  exemple,  en  référence  à  la  figure  1,  les  canaux  indirects sont les canaux En particulier, cette étape d’obtention 22 tient c ompte de l’estimation des canaux directs (puisqu’o n  détermine une statistique uniquement pour les canaux� �indirects).  A partir de l’estimation des canaux directs et des statistiques des canaux indirects connaissant  la destination peut déterminer, au cours d’une ét ape de détermination 23, M débits  à allouer aux M sources pour la transmission de la dite trame de données.  La  destination  peut  notamment  transmettre  aux  M  sources,  au  cours  d’une  étape  de  transmission 24, au moins une information représentat ive dudit au moins un débit.  La phase d’adaptation de lien est donc basée sur� �la connaissance des CSI des liens directs et  des CDI des liens indirects. Pour ce faire, la dest ination peut déterminer directement les CSI des lien s  directs (par exemple pour une trame ou un groupe de  quelques trames) et obtenir l’information CDI  des canaux indirects (reçue par exemple pour une ce ntaine de trames). La destination n’a pas besoin  d’obtenir  les CSI des  liens  indirects, uniquement  les CDI des  liens  indirects (i.e.  les statistiques, par  exemple SNR, des liens qui évoluent très lentement� �dans le temps).  Comme on utilise une connaissance partielle des CSI  (i.e. les CSI associés aux canaux directs),  on peut considérer que la solution proposée est de  type adaptation de lien rapide FLA. Toutefois, la  quantité  d’informations  nécessaires  à  la  destination  est  fortement  diminuée  par  rapport  aux  techniques  d’adaptation  de  lien  rapide  selon  l’art  antérieur.  Une  telle  solution  est  par  exemple  nommée « adaptation de lien rapide avec connaissanc e partielle des CSI ».  En particulier, la phase d’adaptation de lien peut� �être mise en œuvre trame par trame, ou pour  un  groupe  de  quelques  trames,  avant  la  première  phase  de  transmission  d’une  trame.  Elle  peut  notamment être mise à jour lorsqu’une variation d ’un canal direct ou indirect est détectée.  5.2  Description d’un mode de réalisation particulier  On présente ci‐après, en relation avec la figure� �3, les informations échangées entre les nœuds  émetteurs (sources ou relais, s/r) et la destination  (d) selon un mode de réalisation de l’invention.   Selon l’exemple illustré, si aucune transmission n� ��est en cours, la destination d peut diffuser  un message 31 requérant  la diffusion d’un signal de référence (« SRS re quest »). A réception de ce  message, les sources et/ou relais peuvent chacun éme ttre un signal de référence 32.  En exploitant les signaux de référence reçus (symb oles pilotes du type DMRS 3GPP LTE/NR,  signaux de  références du  type SRS 3GPP LTE/NR, etc),  la destination peut  estimer directement  les  canaux de  transmission associés aux  liens directs  source vers destination et  relais  vers destination  (CSI), i.e. déterminer les gains des liens directs.� � Concernant les liens indirects source‐source, relais� ��relais, ou source‐relais, seules les sources  ou relais sur ces liens peuvent estimer les canaux  de transmission associés, par exemple en exploitant  les signaux de référence reçus, de manière simila ire à celle utilisée pour les liens directs. Par  exemple,  une  source  ou  un  relais  peut  estimer  des métriques  /  statistiques  de  ces  liens  indirects  (CDI)  en  réception  en  considérant  une  adaptation  lente,  et  transmettre  ces  métriques  /  statistiques  à  la  destination à une cadence inférieure à celle de l a phase d’adaptation de lien (par exemple toutes l es  centaines de trames). En variante, la destination peu t diffuser un message requérant l’obtention de  telles  métriques  (« CDI  request »),  et  recevoir  des  messages  de  retour  (« CDI  feedback »)  en  provenance  des  sources  /  relais  des  liens  indirects.  En  particulier,  les  sources  transmettent  à  la  destination  les  statistiques des  liens  source‐source ou  source‐relais,  et  les  relais  transmettent  à  la  destination les statistiques des liens relais‐relais.   A  partir  de  l’estimation  des  canaux  directs  et  des  statistiques  des  canaux  indirects,  la  destination peut déterminer les débits à allouer a ux sources pour la transmission de la première tram e.  Par  exemple,  la  destination  diffuse  des  informations  représentatives  des  débits  à  allouer  aux  différentes sources pour la transmission d’une prem ière trame dans un message d’allocation de débits   33.   A réception de ce message d’allocation de débits� �33, chaque source transmet ses données 34  en  utilisant  le  débit  obtenu  à  partir  du  message  d’allocation  de  débits  33.  Comme  détaillé  précédemment, les données des différentes sources  forment la première trame, correspondant à une  première phase de transmission et une phase de tran smission coopérative.  Selon un mode de réalisation particulier, les donné es 34 transmises par une source ou un relais  peuvent  porter  des  symboles  pilotes  (DMRS)  qui  peuvent  être  utilisés  pour  une  démodulation  cohérente du  signal  reçu à  la destination. De  tels  symboles peuvent notamment être utilisés pour  mettre à jour l’estimation des canaux directs à  la destination.  Si la destination a décodé toutes les sources (i.e . tous les messages /données transmis par les  sources)  avant  ^^ _^^௫   (où  ^^ _^^௫   correspond  au  nombre  maximum  de  transmissions  coopératives  autorisées  pendant  la  phase  de  transmission  coopérative)  alors  la  destination  peut  envoyer  un  message ACK 35, déclenchant l’effacement des mémoi res tampons des sources.  Les sources peuvent alors transmettre une deuxième t rame.  L’estimation  des  canaux  directs  peut  notamment  être mise  à  jour,  par  exemple  suite  à  la  réception  de  symboles  pilotes.  Les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  en  revanche  rester  inchangées.   La destination peut alors déterminer les débits à� �allouer aux sources pour la transmission de  la deuxième trame à partir de l’estimation des c anaux directs mise à jour et des statistiques des  canaux  indirects, et transmettre ces informations dans un me ssage d’allocation de débits 36.   A réception de ce message d’allocation de débits� �36, chaque source transmet ses données 37  en  utilisant  le  débit  obtenu  à  partir  du  message  d’allocation  de  débits  36.  Comme  détaillé  précédemment, les données des différentes sources  forment la deuxième trame, correspondant à une  première phase de transmission et une phase de tran smission coopérative.  Si la destination n’a pas décodé toutes les sour ces (i.e. tous les messages /données transmis  par  les sources)  jusqu’à    inclus), alors  les mémoires tampons des sources sont effacées  (par  exemple  sur  la  base  de  compteurs  /  timers  dédiés)  et  les  sources  peuvent  transmettre  une  troisième trame.  En particulier, au moins une partie des messages des  sources transmis dans la deuxième trame  est perdue, puisque le nombre maximum de transmission s coopératives autorisées pendant la phase  de transmission coopérative est atteint sans que l� �ensemble des sources soit décodé.  A  nouveau,  l’estimation  des  canaux  directs  peut  être mise  à  jour,  par  exemple  suite  à  la  réception  de  symboles  pilotes.  Les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  en  revanche  rester  inchangées.   La destination peut alors déterminer les débits à� �allouer aux sources pour la transmission de  la troisième trame à partir de l’estimation des  canaux directs mise à jour et des statistiques des� �canaux  indirects, et transmettre ces informations dans un me ssage d’allocation de débits 38.   A réception de ce message d’allocation de débits� �38, chaque source transmet ses données 39  en utilisant le débit obtenu à partir du message  d’allocation de débits 38, et ainsi de suite.  Comme indiqué ci‐dessus, les estimations des canaux  directs peuvent être mises à jour pour  chaque trame, ou pour quelques trames. En revanche,  les statistiques des canaux directs peuvent être  mises à jour à une cadence plus faible, par exemp le de l’ordre de la centaine de trames.  Si  toutefois  une  source ou un  relais  détecte  un  changement  dans  la  statistique d’un  canal  indirect,  il peut notifier  la destination de ce changement, soit en transmettant  à  la destination une  nouvelle  statistique  soit en  transmettant une notification, par exemple de  type « Event driven CDI  update ». A  réception d’une  telle notification,  la destination peut notamment diffuser un message  requérant l’obtention de nouvelles statistiques («� �CDI request »), et recevoir des messages de retour   (« CDI feedback ») en provenance des sources / re lais des liens indirects.   On décrit ci‐après un exemple de détermination d es débits à allouer aux différentes sources,  permettant  de  maximiser  une  métrique  de  qualité  de  service  du  système  de  communication,  connaissant l’estimation des canaux directs.  Selon cet exemple, l’approche proposée repose sur  une prédiction des performances basée  sur  des  considérations  de  théorie  de  l’information,  notamment  les  probabilités  de  coupure.  Cette  approche permet de prédire le résultat de la mise� �en œuvre d’un contrôle de parité (CRC check) s ans  passer par la simulation de l’ensemble de la chain e d’émission (codage modulation) et de réception  (détection/démodulation,  décodage).  En  ceci,  elle  définit  une  abstraction  de  la  couche  physique.  Certains ajustements obtenus par simulation (appelé c alibration dans le cadre des abstractions de la  couche  physique)  pour  un  schéma  de  codage  donné  peuvent  être  réalisés  en  introduisant  des  paramètres de pondération des informations mutuelles� �et/ou des SNR des liens.  Comme décrit ci‐dessus, l’adaptation de lien prop osée tient compte de la connaissance de la  distribution (i.e. statistique de distribution) du can al sur les liens directs. En d’autres termes, pour  des  CSI connues pour les liens directs, la destination p eut déterminer les débits à allouer aux sources e n  tenant compte des statistiques (CDI) des liens indire cts.  On cherche par exemple à maximiser le débit moyen� �réel, c'est‐à‐dire le débit global sur un  ensemble de trames.  A titre de simplification de la description, les hyp othèses suivantes sont faites par la suite sur  le système OMAMRC :  - les sources, les relais sont équipés d’une seule� �antenne d’émission ;  - les sources, les relais, et la destination sont équ ipés d’une seule antenne de réception ;  - les sources, les relais, et la destination sont parf aitement synchronisés ;  - les sources sont statistiquement indépendantes (il n' y a pas de corrélation entre elles) ;  - tous les nœuds émettent avec une même puissance ;   - il est fait usage d’un code CRC supposé inclus d ans les   bits d’information de chaque source  i pour déterminer si un message est correctement d� �codé ou pas - les liens entre les différents nœuds souffrent de  bruit additif et d’évanouissement. Les gains  d’évanouissement  sont  fixes  pendant  la  transmission  d’une  trame  effectuée  pendant  une  durée  maximale de  intervalles de temps (avec   selon l’exemple décrit), mais peuvent changer  indépendamment d’une trame à une autre.  est un paramètre du système ;  - la qualité  instantanée du canal/lien direct en  réception  (CSIR Channel State  Information at  Receiver) est disponible à la destination, aux sourc es et aux relais ;  - les retours sont sans erreur (pas d’erreur sur les  signaux de contrôle).  - les informations utilisées pour estimer les canaux d irects (signaux de référence par exemple)  sont transmises dans des canaux de contrôle unicast� �(d’une source ou d’un relais, vers la destinatio n)  supposés sans erreur,  - les statistiques des canaux indirects sont également� �transmises dans des canaux de contrôle  unicast  (d’une  source  ou  d’un  relais,  vers  la  destination)  supposés  sans  erreur,  les  sources  transmettant  à  la  destination  les  statistiques  des  liens  source‐source  et  éventuellement  des  liens  source‐relais,  et  les  relais  transmettant  à  la  destination  les  statistiques  des  liens  relais‐relais  et  éventuellement des liens source‐relais,  - les  statistiques  des  canaux  indirects  peuvent  être  transmises  à  la  destination  lorsqu’un  changement est détecté, ou par exemple toutes les  centaines de trames.   On utilise par la suite les notations suivantes :  - si  le nœud i sélectionné est une source i dénoté e ; sinon et le nœud  sélectionné est un relais dénoté    est un vecteur de dimension B des nœuds sélectio nnés pour l’intervalle de temps  t, pendant la première phase de transmission ou pen dant la phase de transmission coopérative,  avec S  l’ensemble  des  sources  l’ensemble  des  relais.  Le   élément du  vecteur  désigne la sous‐bande et le nœud sélectionné actif (i.e. tr ansmet) durant cet intervalle de  temps t dans cette sous‐bande  ’ordre dans le vecteur correspond à l’ordre des� � sous‐bandes,  -   est  le vecteur de dimension M+L du nombre de  sous‐bandes allouées pour  chaque nœud qui varie entre 0 (le nœud est inacti f) et B (le nœud occupe toutes les sous bandes),  source  ou  relais,  pour  l’intervalle  de  temps  t,  pendant  la  première  phase  de  transmission  ou  pendant  la  phase  de  transmission  coopérative.  Le élément _,   du  vecteur  ^^ _௧   désigne  le  nombre de sous‐bandes allouées au nœud i à l’ intervalle de temps  . La somme  des éléments composants le vecteur est égale à B le nombre de sous‐bandes,  -  est la réalisation des canaux de transmission asso ciés aux liens directs entre les sources/relais  et la destination et   - la réalisation des canaux de transmission associés  aux liens indirects entre les sources, entre  les relais, et entre les sources et les relais.  Une réalisation est la valeur prise pour un tirage� �aléatoire à partir d’une statistique.   Une  estimation  de  canal  estime  une  réalisation  de  canal,  qui  est  aussi  un  CSI.  Les  termes  « estimation »  ou  « réalisation »  sont  donc  considérés  comme  équivalents  par  la  suite,  et  utilisés  indifféremment.   En utilisant  le théorème de  l’espérance totale,  i.e., on obtient un débit  moyen  sur le canal global de transmission tel que :  Selon  l’invention,  on  propose  une  nouvelle  stratégie  d’allocation  de  débit (adaptation de lien rapide avec connaissance partielle  des CSI), qui ne dépend pas de la réalisation   mais qui change pour chaque réalisation   Ainsi,  le débit alloué à chaque source, noté  ne change pas avec l’espérance conditionnelle Pour maximiser  le  débit moyen   la  destination  peut  sélectionner  pour  chaque  trame  (d’où  la  dénomination adaptation de lien rapide), les débits� �à allouer aux sources pour maximiser la variable  interne :    connaissant  la  réalisation    On  peut  utilise omme  approximation  de   qui  correspond à l’efficacité spectrale globale connais sant est l’efficacité spectrale globale par  trame connaissant et ainsi   pour obtenir  le débit par trame,  la destination cherche donc à  déterminer  la  variable  interne ,  en  utilisant  d’une  part  les  CDI  des  liens  indirects,  et  d’autre part les CSI des liens directs.  L’efficacité spectrale globale basée sur la connai ssance des CSI des liens directs peut s’écrire :� � ெ   ement  de  coupure  individuel  égal  à  1  pour  la  source  i,  basée  sur  la  distribution  des  probabilités  des  liens  indirects  connaissant les CSI des liens directs.   Notamment, selon  l’exemple  illustré en figure 4, on considère que  les  liens directs sont  les  liens et les liens indirects sont les liens  Les  liens  directs  représentent  les  réalisations  du  canal  qui  sont  fixes,  sur  lesquelles  on  détermine  une  CSI,  et  les  liens  indirects  les  réalisations  du  canal  sur  lesquelles  on  détermine  une  statistique.  Dans  l’expression de  la variable d’espérance  interne  ,  l’allocation de débit est donnée  pour une réalisation connue des canaux directs, comm e illustré en figure 4. Ainsi, connaissant les lien s  directs et des statistiques sur les liens indirects,� �on obtient Ensuite, le débit moyen ^ peut être déterminé en tenant compte de  l’espérance  ^ sur les réalisations des liens directs.  L’efficacité  spectrale  basée  sur  une  connaissance  des  CSI  des  liens  directs  peut  donc  être  exprimée sous la forme d’une équation à plusieur s variables, fonction des débits de chaque source e t  des  vecteurs  d’allocation  ^^ _௧   pour  chaque  intervalle  de  temps  t  pour  la  phase  de  transmission  coopérative. L’efficacité spectrale dépend donc de  la sélection des nœuds et de l’allocation des  sous‐ bandes.  L’allocation  des  débits  (i.e.  la  détermination  des  débits  à  allouer  aux M  sources)  visant  à  atteindre la meilleure efficacité spectrale met donc� �en œuvre une maximisation d’une métrique de  qualité de service du système de communication avec ou sans contrainte par source.  Dans  le  cas  général  d’une  contrainte  de  qualité  de  service  par  source,  elle  peut  par  exemple,  en  utilisant   s’exprimer sous la forme :  ெ   sous contrainte que  , pour tout i appartenant à  S,   avec :     et  ^^^ ^^ _ு | ^^ _ௗ^^ ^  la  probabilité  jointe  de  réalisation  du  canal  global  pour  tous  les  liens  du  système,  conditionnée à la connaissance CSI des canaux direc ts.  Si l’on suppose que les réalisations  ^^ _^^ௗ  et  ^^ _ௗ^^  sont indépendantes, on obtient :    où :  est  le bloc d’information mutuelle d’évanouissement du  nœud  ^^ à  la destination  ^^ pour les  sous‐bandes allouées au nœud  ^^ à l’intervalle de temps  ^^ ∈ ^1, .. , ^^ _௨^^ௗ ^     représente  un  ensemble  de  sources  interférentes,  ∧ représente le « et » logique,  ^ représente les crochets d’Iverson i.e. qui donne  la valeur 1 si l’événement  ^^ est satisfait et la valeur  0 si non,  La condition permet d’assurer que le nœud iconsidéré à l’i ntervalle de temps   comprend  au moins un nœud du sous‐ensemble  dans son ensemble de décodage      (i.e.  l’intersection  entre  l’ensemble de sources correctement décodées par  le nœud à  l’intervalle de  temps et  l’ensemble n’est pas vide), et que le nœud i considéré à  l’intervalle de temps  l n’a décodé aucun  nœud interférent (i.e. l’intersection entre l’ens emble de sources correctement décodées par le nœud   i à l’interval  et l’ensemble de sources interférentes est vide).    D’un point de vue analytique, un événement de co upure se produit si le vecteur des débits de  ces sources n’est pas compris dans la région de  capacité MAC (en anglais « Multiple Access Channel� �»,  en français « canal d’accès multiple ») corresp ondante.  L’annexe 1 présente plus en détail les événemen ts de coupure.  P _{our déterminer les débits à allouer aux différentes sources, on doit don c résoudre}  un problème d’optimisation à plusieurs variables,  en cherchant à maximiser une métrique de qualité  de service du système de communication comme présen tée ci‐dessus.  Selon un mode de réalisation particulier, il est po ssible de simplifier l’équation ci‐dessus, pour  s’affranchir du calcul de l’intégrale pour l’é vénement de coupure   tenant compte de la réalisation  du canal  ^ en utilisant une méthode de simulations de Monte‐C arlo.  Ainsi, l’expression de l’événement de coupure   tenant compte de la réalisation du canal  peut s’exprimer sous la forme approchée suivante :     où   est une réalisation du canal  ^^ basée sur la distribution des probabilités des  liens indirects.  Cette expression peut encore être simplifiée par la  coupure due à l’inégalité du débit somme    En variante, il est possible de supposer que la dis tribution statistique de chaque lien indirect  suit une distribution de Dirac indépendante autour d e la racine carré des SNR de chaque lien indirect� � en faisant l’hypothèse d’une variance du bruit � �gale à 1 (bruit blanc additif gaussien), au lieu  de calculer  l’équation ci‐dessus. Par exemple, la distribution  du canal ℎ _^,^  dont le SNR est  ^^ _^,^  est approximée par    Une telle variante peut réduire légèrement les per formances du système de communication,  mais offre une solution pour simplifier la complexit� � de l’algorithme d’allocation de débits.   On note par ailleurs qu’on a supposé jusqu’à p résent une sélection des nœuds et allocation  des sous‐bandes connues, i.e. un ordonnancement conn u de la destination.  Or comme indiqué ci‐dessus, l’efficacité spectral e dépend notamment de la sélection des  nœuds et de l’allocation des sous‐bandes.  Ainsi,  selon  un  mode  de  réalisation  particulier,  les  problèmes  d’allocation  des  débits  aux  sources et de sélection des nœuds peuvent être r� �solus conjointement.  En  particulier,  on  constate  qu’un  vecteur  ^^ _௧ ,  représentant  les  nœuds  sélectionnés  pour  l’intervalle de temps t, dépend des débits allou� �s aux sources et des vecteurs représentant les nœ uds  sélectionnés pour au moins un intervalle de temps  précédent.  On considère par exemple que la stratégie de séle ction des nœuds est basée sur une métrique  de sélection de type bloc d’information mutuelle d ’évanouissement.   On souhaite sélectionner le vecteur qui donne la pl us grande information mutuelle, pour la  phase de transmission coopérative.  Le vecteur sélectionné pour la phase de transmissio n coopérative peut s’écrire :    avec  ^^ _௧  l’ensemble de toutes les allocations possible s  ^^ _௧ , qui correspond à l’activation des nœuds q ui  peuvent aider la destination à l’intervalle de tem ps  ^^, ^^ ് 0 (« round »).  On souhaite également sélectionner le vecteur qui d onne la plus grande information mutuelle,  pour  la première phase de  transmission.  Toutefois,  pour  la première phase de  transmission d’une  trame, on souhaite allouer des sous‐bandes uniquemen t aux sources, en allouant au moins une sous‐ bande par source.   Le vecteur sélectionné pour la première phase de  transmission peut alors s’écrire :    avec  ^^ _௧  un sous‐ensemble de  ^^ _௧  comprenant les vecteurs associés aux sources,� �à l’intervalle de temps  ^^ ൌ 0.  Selon une première  approche,  une  recherche exhaustive peut  être mise en œuvre pour  la  résolution conjointe des problèmes d’allocation de� �débits et de sélection des nœuds.  Une  telle  approche  étant  particulièrement  complexe  et  coûteuse,  on propose  ci‐après  des  approximations.   Selon une deuxième approche, un algorithme de type  BRD (« Best‐Response Dynamic ») peut  être utilisé. Un tel algorithme est notamment prés enté en annexe 2.  Selon cette approche, plutôt que résoudre conjointem ent les problèmes d’allocation de débit  et de sélection des vecteurs, on cherche une soluti on pour chaque utilisateur / source de manière  itérative.  En  d’autres  termes,  une  solution  sous‐optimale  pour  l’algorithme  BRD  est  basée  sur  la  détermination d’un débit optimal pour un utilisate ur / source pour un intervalle de temps donné, en� � considérant que les autres utilisateurs / sources so nt inactifs, i.e. n’émettent pas de données.   Cet  algorithme  est  répété  successivement  pour  chaque  utilisateur  /  source,  puis  pour  l’ensemble des utilisateurs / sources, jusqu’à at teindre un point de convergence, au‐delà duquel to ut  changement dans un débit alloué à un utilisateur  /  source conduit à une diminution de  l’efficacité  spectrale.   Classiquement,  l’algorithme BDR  comprend deux  phases :  une  phase  d’initialisation  et  une  phase de correction itérative.  Au cours de la phase d’initialisation, on alloue d es valeurs de débits initiaux aux différentes  sources.  Différentes  techniques  peuvent  être  mises  en  œuvre  pour  la  phase  d’initialisation :  initialisation aléatoire (« random initialization ») , initialisation à partir d’une valeur fixe (« f ixed value  initialization »), initialisation de type « Genie A ided », etc.   En particulier, l’initialisation selon l’approche � � Genie Aided » permet d’allouer un débit à un e  source sans tenir compte des débits alloués aux au tres sources. Pour ce faire, pour le calcul du déb it  initial alloué à une source, on fait l’hypothèse  que les messages transmis par les autres sources s ont  connus de  tous  les autres nœuds  (source ou  relais). En conséquence,  les  sources n’interférent pas  entre  elles.  Une  autre  hypothèse  peut  être  faite  sur  l’allocation  des  ressources,  par  exemple  en  considérant une approche aléatoire. L’annexe 3 pr� �sente notamment un exemple d’initialisation des  valeurs de débits initiaux pour les différentes sou rces selon l’approche « Genie Aided ».  Comme indiqué ci‐dessus, d’autres techniques peuve nt être mises en œuvre pour  la phase  d’initialisation. En particulier, la mémoire des so urces peut être utilisée, en utilisant par exemple� �les  débits alloués aux différentes sources pour la tra nsmission d’une trame précédente, pour initialiser� � l’algorithme itératif de détermination des débits� �pour la transmission d’une trame courante. En effe t,  il  est  probable  que  le  canal  global  de  transmission  varie  peu  entre  la  transmission  d’une  trame  précédente et la transmission d’une trame courante , ce qui signifie que l’allocation des débits pou r la  trame courante devrait être assez proche de l’allo cation des débits pour la trame précédente.  Quelle que soit la technique utilisée pour la phase  d’initialisation, le choix d’un bon point de  départ permet de faire converger l’algorithme BRD  plus rapidement.  Au cours de la phase de correction, les débits obt enus à l’itération précédente sont mis à jour,   en cherchant à optimiser les performances du systèm e de communication (i.e. l’efficacité spectrale).  5.3  Structure simplifiée de la destination  On  présente  finalement,  en  relation  avec  la  figure  5,  la  structure  simplifiée  d’un  nœud  destination selon au moins un mode de réalisation d écrit ci‐dessus.   Comme  illustré  en  figure  5,  une  telle  destination  comprend  au  moins  une  mémoire  51  comprenant une mémoire tampon, au moins une unité  de traitement 52, équipée par exemple d’une  machine de calcul programmable ou d’une machine de� �calcul dédiée, par exemple un processeur P, et  pilotée par  le programme d’ordinateur 53, mettant en œuvre des  étapes du procédé de réception  selon au moins un mode de réalisation de l’invent ion.  A  l’initialisation,  les  instructions de  code du programme d’ordinateur 53  sont par  exemple  chargées dans une mémoire RAM avant d’être exéc utées par le processeur de l’unité de traitement� � 52.   Le processeur de l’unité de traitement 52 met en� �œuvre des étapes du procédé de réception  décrit précédemment, selon les instructions du prog ramme d’ordinateur 53, pour :  ‐ estimer des canaux de transmission associés aux� �liens directs entre lesdites sources et/ou relais et   ladite destination, dits canaux directs,   ‐ obtenir des statistiques des canaux de transmissi on associés aux liens indirects entre lesdites sourc es  et/ou relais et ladite destination, dits canaux indir ects,   ‐ déterminer, à partir desdites statistiques des  canaux indirects et estimations desdits canaux directs ,  M débits à allouer aux M sources pour la transmis sion de ladite trame de données.       

ANNEXE 1  L’indication d’événement de coupure individuelle ^ de la source  s après l’intervalle t (round t) de transmission  dépend du vecteur  ^^ _௧  de sélection des nœuds, du vecteur   d’allocation de sous‐bandes et du jeu _,  de sources décodées à la fin de l’intervalle  précédent,  t‐1. Il est en outre conditionnel de la connaissan ce des réalisations du canal des liens directs  (des  gains du canal) ainsi que d  désigne le jeu des vecteurs  de sélection (donc des nœuds  sélectionnés)  et  des  vecteurs  d’allocation  avec  leur  jeu  de  sources    décodées    associé  déterminés pour les intervalles (rounds)  précédant l’intervalle  et le jeu  ^  de  sources décodées par la destination. Il faut noter� �que est le vecteur de sélection des nœuds source  transmettant pendant la première phase de transmissio n, que  est le vecteur d’allocation de sous‐ bandes allouées pour chaque source pendant la premi� �re phase de transmission et que est le jeu  de sources décodées par la destination à l’issue  de la première phase.  L’indication d’événement de coupure commune  pour le sous  jeu de sources  après l’intervalle de temps t (round t) est l’� �vénement qu’au moins une source du  sous‐jeu n’est pas décodée correctement par la destination� �à la fin de cet intervalle t. Par la suite,  les dépendances de  ^^ _^,௧ି^  sont omises pour simplifier les notations. On note _, le jeu des sources non décodées avec succès par  la destination à la fin de l’intervalle de temps� � t (round  D’un point de vue analytique, l’indication d’év énement de coupure commune d’un sous jeu  de sources intervient i.e. est satisfait si le vecte ur des débits de ces sources n’est pas compris d ans la  région de capacité MAC correspondante.  Ainsi, pour un sous‐jeu de sources   donné, pour un vecteur  candidat de nœuds  sélectionnés  et  le  vecteur  ^^ _௧   d’allocation  de  sous‐bandes  correspondant,  cet  événement  peut  s’exprimer sous la forme :       traduit  le non‐respect de  l’inégalité MAC associée au débit somme des sou rces contenues  dans  ^^ :  avec  ^ ^^  l’index d’intervalle de  temps  (round) de  la deuxième phase avec  la convention que correspond à la fin de la première phase (phase d e transmission), ^ ^^ l’index correspondant au nœud source, ^  l’index correspondant à n’importe quel nœud (s ource et relais),  ^ _,   le nombre de sous‐bandes allouées au nœud  i pour  l’intervalle de  temps (round)  ^ le nombre de sous‐bandes allouées à la source   par la destination pour la  première phase,      avec  ^^ ൌ ^ ^ഥ ^ \ ^^  représente  le  jeu  de  sources  interférentes   vaut  un  si  d’une  part  l’intersection entre le jeu de sources correctement� �décodées par le nœud i à l’intervalle  et  l’ensemble n’est  pas  vide  et  d’autre  part  l’intersection  entre  le  jeu  de  sources  correctement décodées par le nœud  à l’intervalle  et le jeu de sources interférentes est  vide,  ^ ∧ représente le « et » logique,  représente les crochets d’Iverson i.e. qui donne l a valeur 1 si l’événement  P est satisfait et  la valeur 0 si non,   le bloc d’information mutuelle d’évanouissement  du nœud i à la destination  dpour les  sous‐bandes allouées au nœud i à l’intervalle  de temps    mutuelle entre le nœud   auquel est allouée la sous‐bande  f à  l’intervalle  de  temps  (round)    et  la  destination  d.  L’information  mutuelle  dépend de la puissance transmise sur la sous‐bande  du canal i.e  entre le nœud a _^,^  et la  destination  avec la puissance totale de ce nœud. Si  le nœud i n’est pas sélectionné à  l’intervalle de temp  alors le bloc d’information mutuelle est nul.  ^ le bloc d’information mutuelle d’évanouissement de  la source  s à la destination pour  donnés, à l’intervalle de temps correspondant à  la phase de transmission(première  phase),  ^   est  le  débit  utilisé  pendant  la  première  phase  avec  le  nombre de bits d’information utile transmise sur utilisations de canal.  Par la suite l’évènement de coupure pour une sou rce donné s est défini sous la forme :    qui est par définition l’intersection de tous les� �évènements de coupure commun correspondant à un  jeu de sources   ^^ incluant la source s.  Une source s est en cou pure si et seulement il n’existe aucun  jeu de sources  Β la comprenant qui puisse être associé à un d� �codage sans erreur, vien   Cet indication d’événement de coupure indique si  une source est décodée sans erreur ( 0) ou si elle est en coupure^  Cette approche permet de prédire  le résultat de la mise en  œuvre d’un contrôle de parité (CRC check) sans  passer par la simulation de l’ensemble de la chain e  d’émission (codage modulation) et de réception (d� �tection/démodulation, décodage).   En ceci, elle  définit une abstraction de la couche physique. Certa ins ajustements obtenus par simulation (appelé  calibration dans le cadre des abstractions de la cou che physique) pour un schéma de codage donné  peuvent  être  réalisés  en  introduisant  des  paramètres  de  pondération  des  informations mutuelles  et/ou des  SNR des liens.     

ANNEXE 2 ‐ Algorithme GA  Algorithme 1 – Simulations de Monte‐Carlo pour fi xer la valeur initiale de la source s en utilisant� �une  approche du type « Genie Aided » (GA): 

ANNEXE 3: Algorithme BRD  Algorithme 2 – algorithme « Best response dynamics » (BRD) (Dynamique de meilleure réponse)    Algorithme  3  ‐  Simulations  de  Monte‐Carlo  pour  déterminer  l’efficacité  spectrale  et  le  utilisé dans l’algorithme BRD (étape 8):