FR2965696A1 - CHANNEL SELECTION METHOD BY TRANSMITTER, DATA TRANSMITTING METHOD AND DEVICE, AND COMPUTER PROGRAM - Google Patents
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Abstract
Un procédé de sélection, par un émetteur, d'un canal de transmission parmi une pluralité de canaux de transmission à travers lesquels l'émetteur peut transmettre des données à un récepteur, comprend les étapes suivantes : - détermination (60, 70, 80) d'une distribution de probabilités d'utilisation d'un canal de la pluralité en fonction d'au moins une valeur d'une métrique de performance de l'émetteur mesurée dans au moins un canal de la pluralité ; - sélection (90) d'un canal par tirage aléatoire selon la distribution de probabilités d'utilisation déterminée. Un procédé et un dispositif d'émission de données et un programme d'ordinateur associés sont également décrits.A method of selecting, by a transmitter, a transmission channel from among a plurality of transmission channels through which the transmitter can transmit data to a receiver, comprises the steps of: - determining (60, 70, 80) a distribution of probabilities of using a channel of the plurality as a function of at least one value of a measured transmitter performance metric in at least one of the plurality; - selection (90) of a channel by random draw according to the distribution of probabilities of determined use. A method and an apparatus for transmitting data and an associated computer program are also described.
Description
L'invention concerne un procédé de sélection de canal par un émetteur, ainsi qu'un procédé et un dispositif d'émission de données et un programme d'ordinateur associés. Dans certains systèmes de communication entre un dispositif d'émission (émetteur) et un dispositif de réception (récepteur), un nombre donné de canaux de transmission (ou canaux de communication) sont disponibles pour permettre l'échange de données d'un émetteur donné au récepteur associé. C'est le cas notamment des systèmes de communication sans fil de type Wi-Fi® ou en général des systèmes basés sur des technologies telles que OFDMA ou CDMA multi-porteuses. Différentes solutions ont été proposées pour l'attribution d'un canal de transmission donné à la communication entre un émetteur et un récepteur. The invention relates to a method of channel selection by a transmitter, and to a method and an apparatus for transmitting data and an associated computer program. In some communication systems between a transmitting device (transmitter) and a receiving device (receiver), a given number of transmission channels (or communication channels) are available to enable the exchange of data of a given transmitter to the associated receiver. This is particularly the case for Wi-Fi® wireless communication systems or in general for systems based on technologies such as OFDMA or multi-carrier CDMA. Different solutions have been proposed for assigning a given transmission channel to the communication between a transmitter and a receiver.
Il a par exemple été prévu qu'un équipement (émetteur) donné émette toujours dans le même canal (choisi une fois pour toutes par le fabricant de l'équipement ou par l'opérateur de l'équipement au moment de sa mise en service par exemple). II a également été envisagé que la sélection du canal utilisé par un émetteur pour transmettre des données soit effectuée au début de chaque communication établie par l'émetteur. Le choix du canal peut alors être réalisé de différentes manières, par exemple en fonction d'un critère de qualité de la communication (tel que l'optimisation d'un rapport signal sur bruit plus interférence RSBI) ou de manière arbitraire et aléatoire en suivant typiquement une loi de probabilité uniforme. On a constaté par ailleurs que, dans de tels systèmes, le débit de transmission est fortement affecté par la présence de plusieurs équipements à proximité l'un de l'autre. En effet, les émetteurs ont tous dans ce cas la possibilité d'émettre sur le même ensemble de canaux et utilisent un canal particulier déterminé par chaque émetteur selon les méthodes rappelées ci-dessus. Les émetteurs font dès lors rarement une utilisation optimale des canaux disponibles en l'absence d'entité de coordination qui régirait au mieux l'attribution des canaux. For example, it has been planned that a given equipment (transmitter) will always transmit in the same channel (chosen once and for all by the equipment manufacturer or by the equipment operator when it is put into service by example). It has also been envisaged that the selection of the channel used by a transmitter to transmit data is made at the beginning of each communication established by the transmitter. The choice of the channel can then be made in different ways, for example according to a quality criterion of the communication (such as the optimization of a signal-to-noise ratio plus RSBI interference) or arbitrarily and randomly following typically a uniform probability law. It has also been found that, in such systems, the transmission rate is strongly affected by the presence of several devices close to each other. In this case, the transmitters all have the possibility of transmitting on the same set of channels and use a particular channel determined by each transmitter according to the methods mentioned above. Transmitters therefore seldom make optimal use of the available channels in the absence of a coordinating entity that would best govern the allocation of channels.
L'invention vise à améliorer cet état de fait et propose ainsi un procédé de sélection, par un émetteur, d'un canal de transmission parmi une pluralité de canaux de transmission à travers lesquels l'émetteur peut transmettre des données à un récepteur, caractérisé par les étapes suivantes : - détermination d'une distribution de probabilités d'utilisation d'un canal de la pluralité en fonction d'au moins une valeur d'une métrique de performance de l'émetteur mesurée dans au moins un canal de la pluralité ; - sélection d'un canal par tirage aléatoire selon la distribution de probabilités d'utilisation déterminée. The aim of the invention is to improve this state of affairs and thus proposes a method of selecting, by a transmitter, a transmission channel from among a plurality of transmission channels through which the transmitter can transmit data to a receiver, characterized by the following steps: - determining a distribution of probabilities of use of a channel of the plurality as a function of at least one value of a transmitter performance metric measured in at least one channel of the plurality ; - Selection of a channel by random draw according to the distribution of probabilities of determined use.
On allie ainsi la souplesse d'un choix aléatoire (puisque tout canal est potentiellement sélectionné par un tel tirage aléatoire) et la prise en compte des performances de l'émetteur dans au moins un canal (ce qui permet d'orienter le choix vers le ou les canaux dans lesquels la métrique de performance indique de bons résultats). This combines the flexibility of a random choice (since any channel is potentially selected by such a random draw) and the consideration of the transmitter's performance in at least one channel (which makes it possible to direct the choice towards the or the channels in which the performance metric indicates good results).
Les étapes de détermination et de sélection peuvent être réitérées au cours de l'émission d'un ensemble de données par l'émetteur, ce qui permet une sélection dynamique du canal utilisé pour l'émission. On peut alors prévoir par exemple que la probabilité d'utilisation d'un canal donné à l'itération en cours est déterminée en fonction de la différence entre une valeur moyenne de la métrique de performance, mesurée dans le canal donné à chaque itération entre une première itération et une seconde itération (non nécessairement consécutives) antérieures à l'itération en cours, et une valeur moyenne de la métrique de performance, mesurée dans les canaux sélectionnés entre la première itération et la seconde itération. Cette technique permet de comparer, sur une période donnée (entre la première itération et la seconde itération), la performance obtenue sur le canal donné à la performance effectivement obtenue du fait du changement dynamique de canal. On peut en déduire les canaux à favoriser pour les émissions ultérieures (en définissant la distribution de probabilités d'utilisation de sorte que ces canaux aient une plus grande probabilité d'être utilisés). La métrique de performance est par exemple définie en fonction d'un paramètre mesurable au niveau du récepteur (tel que l'interférence d'accès multiple) et/ou un ensemble de paramètres mesurables au niveau de l'émetteur (par exemple sa puissance de transmission), comme dans l'exemple décrit plus loin. L'utilisation de tels paramètres peut permettre, comme cela ressortira de l'exemple décrit, de calculer la métrique de performance même sur des canaux qui n'ont pas été utilisés, et donc de calculer, pour chaque canal, une valeur évaluant le regret de ne pas avoir utilisé le canal concerné. On remarque par ailleurs que l'utilisation des itérations antérieures permet un apprentissage et une convergence vers les canaux les plus favorables. Précisément, l'utilisation des itérations antérieures permet un apprentissage de la distribution conjointe optimale de canaux, telle que, une fois cette distribution atteinte, aucun des émetteurs n'aurait intérêt à utiliser une distribution de probabilité différente ; il obtiendrait en effet une performance moyenne plus basse. En théorie des jeux, cette distribution optimale est connue sous le nom d"'équilibre corrélé". On peut prévoir par exemple que la seconde itération soit l'itération précédant l'itération en cours, ce qui permet de tenir compte des dernières mesures effectuées. On peut par ailleurs prévoir que la première itération corresponde au début d'une nouvelle communication. Les étapes de détermination et de sélection peuvent par ailleurs être répétées périodiquement. Il peut s'agir d'une répétition sur la base d'une période d'une durée fixe donnée, ou d'une répétition à chaque paquet de données à émettre, comme c'est le cas dans l'exemple présenté ci-après. La distribution de probabilités d'utilisation est par exemple déterminée en fonction d'une pluralité de valeurs obtenues en effectuant une mesure d'au moins une métrique de performance de l'émetteur dans chaque canal de la pluralité de canaux. On vise ici typiquement tous les canaux accessibles. L'utilisation de valeurs relatives à plusieurs ou tous les canaux disponibles permet de définir de manière cohérente une distribution de probabilités relative à l'ensemble des canaux accessibles et ainsi d'obtenir une sélection adaptée dans l'ensemble des canaux. The determination and selection steps can be repeated during transmission of a data set by the transmitter, which allows dynamic selection of the channel used for transmission. It can then be predicted, for example, that the probability of using a given channel for the current iteration is determined as a function of the difference between an average value of the performance metric, measured in the channel given at each iteration between a first iteration and a second iteration (not necessarily consecutive) prior to the current iteration, and an average value of the performance metric, measured in the selected channels between the first iteration and the second iteration. This technique makes it possible to compare, over a given period (between the first iteration and the second iteration), the performance obtained on the channel given to the performance actually obtained due to the dynamic channel change. The channels to be favored for subsequent emissions can be deduced (by defining the distribution of probabilities of use so that these channels have a greater probability of being used). The performance metric is for example defined according to a measurable parameter at the receiver (such as multiple access interference) and / or a set of measurable parameters at the transmitter (for example its power of transmission), as in the example described below. The use of such parameters may allow, as will emerge from the example described, to calculate the performance metric even on channels that have not been used, and thus to calculate, for each channel, a value evaluating the regret not having used the channel concerned. We note also that the use of previous iterations allows learning and convergence to the most favorable channels. Precisely, the use of the previous iterations allows an apprenticeship of the optimal joint distribution of channels, such that, once this distribution is reached, none of the emitters would be interested in using a different probability distribution; it would indeed get a lower average performance. In game theory, this optimal distribution is known as "correlated equilibrium". For example, it can be provided that the second iteration is the iteration preceding the current iteration, which allows the latest measurements to be taken into account. It can also be expected that the first iteration corresponds to the beginning of a new communication. The determination and selection steps can also be repeated periodically. This may be a repetition based on a period of a fixed fixed duration, or a repetition for each packet of data to be transmitted, as is the case in the example presented below. . The distribution of probabilities of use is for example determined according to a plurality of values obtained by measuring at least one performance metric of the transmitter in each channel of the plurality of channels. We are here targeting typically all accessible channels. The use of values relating to several or all the available channels makes it possible to coherently define a probability distribution relative to all the accessible channels and thus to obtain an appropriate selection in all the channels.
La valeur de la métrique de performance peut être en pratique fonction d'au moins une mesure effectuée par un récepteur. La métrique de performance utilise par exemple l'une au moins des métriques suivantes : rapport signal sur bruit plus interférence, niveau d'interférence d'accès multiple, débit de transmission maximum atteignable (ou débit de Shannon), taux de paquets correctement transmis. Ces types de métrique sont couramment disponibles et permettent donc de mettre en ceuvre l'invention au sein de systèmes existants. L'invention propose également un procédé d'émission de données par un émetteur caractérisé en ce qu'il comprend une étape de sélection d'un canal conformément à ce qui vient d'être expliqué et une étape d'émission de données (par exemple d'un paquet de données) vers le récepteur dans le canal sélectionné. The value of the performance metric may in practice be a function of at least one measurement made by a receiver. The performance metric uses, for example, at least one of the following metrics: signal-to-noise ratio plus interference, multiple access interference level, attainable maximum transmission rate (or Shannon rate), correctly transmitted packet rate. These types of metrics are currently available and thus allow the invention to be implemented within existing systems. The invention also proposes a method for transmitting data by a transmitter, characterized in that it comprises a step of selecting a channel in accordance with what has just been explained and a data transmission step (for example a packet of data) to the receiver in the selected channel.
L'invention propose de même un dispositif d'émission apte à émettre des données (ou informations) destinées à un récepteur dans une pluralité de canaux de transmission, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de détermination d'une distribution de probabilités d'utilisation d'un canal de la pluralité en fonction d'au moins une valeur d'une métrique de performance de l'émetteur dans au moins un canal de la pluralité ; - des moyens de sélection d'un canal par tirage aléatoire selon la distribution de probabilités d'utilisation déterminée. Comme déjà indiqué à propos du procédé, les moyens de détermination et les moyens de sélection peuvent être conçus pour mettre en oeuvre une pluralité d'itérations comprenant la détermination d'une distribution de probabilités et la sélection d'un canal. De même, on peut prévoir que les moyens de détermination de la distribution de probabilités soient aptes à déterminer la probabilité d'utilisation d'un canal donné à l'itération en cours en fonction de la différence entre une valeur moyenne de la métrique de performance, mesurée dans le canal donné à chaque itération entre une première itération et une seconde itération antérieures à l'itération en cours, et une valeur moyenne de la métrique de performance, mesurée dans les canaux sélectionnés entre la première itération et la seconde itération. Les moyens de détermination peuvent déterminer la distribution de probabilités d'utilisation en fonction d'une pluralité de valeurs obtenues en effectuant une mesure d'au moins une métrique de performance de l'émetteur dans chaque canal de la pluralité de canaux. On peut prévoir également des moyens de détermination de la valeur de la métrique de performance en fonction d'au moins une mesure effectuée par un récepteur. On propose enfin un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé présenté ci-dessus lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Les caractéristiques optionnelles et les avantages associés, exprimés ci-dessus en rapport au procédé, peuvent également s'appliquer au dispositif et au programme d'ordinateur qui viennent d'être mentionnés. The invention likewise proposes a transmission device able to transmit data (or information) intended for a receiver in a plurality of transmission channels, characterized in that it comprises: means for determining a distribution of probabilities of using one of the plurality as a function of at least one value of a transmitter performance metric in at least one of the plurality; means for selection of a channel by random draw according to the distribution of probabilities of determined use. As already indicated in connection with the method, the determination means and the selection means may be designed to implement a plurality of iterations comprising the determination of a probability distribution and the selection of a channel. Likewise, it can be provided that the means for determining the probability distribution are able to determine the probability of using a given channel for the current iteration as a function of the difference between an average value of the performance metric. , measured in the given channel at each iteration between a first iteration and a second iteration prior to the current iteration, and an average value of the performance metric, measured in the selected channels between the first iteration and the second iteration. The determining means may determine the usage probability distribution based on a plurality of values obtained by measuring at least one transmitter performance metric in each channel of the plurality of channels. It is also possible to provide means for determining the value of the performance metric as a function of at least one measurement performed by a receiver. Finally, a computer program is proposed comprising instructions for implementing the method presented above when this program is executed by a processor. The optional features and associated advantages, expressed above with respect to the method, may also apply to the device and computer program just mentioned.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lumière de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente de manière schématique un exemple de contexte de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 représente les étapes principales d'un procédé de sélection de canal et d'échange de données réalisé conformément aux enseignements de l'invention ; - la figure 3 représente les éléments principaux d'un exemple d'émetteur. La figure 1 représente un exemple de contexte où l'invention peut être mise en oeuvre. Chaque émetteur Ek parmi une pluralité d'émetteurs E,, E2, ..., EK échange des données avec un récepteur Ri parmi une pluralité de récepteurs RI, R2, ..., Rj (de manière générale au moyen de la génération par l'émetteur Ek de signaux électriques ou électromagnétiques représentatifs des données et transmis au récepteur Ri). Pour ce faire, l'émetteur a à sa disposition une pluralité de canaux de communication (ou de transmission) C,, C2, ..., Cs au travers desquels il peut transmettre les données au récepteur destinataire. Ces canaux correspondent par exemple chacun à une bande de fréquence utilisable pour la communication entre l'émetteur et le récepteur (auquel cas la communication est réalisée en transmettant de l'émetteur au récepteur des signaux électriques ou électromagnétiques dans la bande de fréquence concernée). Les communications entre émetteur et récepteur peuvent être réalisées au moyen d'ondes radio (communications dites "sans fil"), par exemple de type Wi-Fi® (auquel cas les canaux de communication ont des propriétés définies dans la norme IEEE 802.11). L'invention s'applique également toutefois aux communications filaires. On remarque qu'il n'est pas prévu dans la situation présentée en figure 1 d'entité supérieure régulatrice qui organiserait la répartition et l'attribution des différents canaux aux différentes communications établies entre un émetteur et un récepteur. Chaque émetteur sélectionne au contraire de manière indépendante le canal dans lequel il émet des données (c'est-à-dire en pratique des signaux électriques ou électromagnétiques représentatifs de ces données) selon un processus expliqué dans la suite. Other characteristics and advantages of the invention will emerge in the light of the description which follows, given with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 schematically represents an exemplary context of implementation of the invention; FIG. 2 represents the main steps of a channel selection and data exchange method performed in accordance with the teachings of the invention; - Figure 3 shows the main elements of an example transmitter. FIG. 1 represents an example of context in which the invention can be implemented. Each emitter Ek among a plurality of emitters E ,, E2,..., EK exchanges data with a receiver Ri from a plurality of receivers R1, R2,..., Rj (generally by means of the generation by the emitter Ek of electrical or electromagnetic signals representative of the data and transmitted to the receiver Ri). To do this, the transmitter has at its disposal a plurality of communication channels (or transmission channels) C ,, C2, ..., Cs through which it can transmit the data to the recipient receiver. These channels each correspond for example to a usable frequency band for communication between the transmitter and the receiver (in which case the communication is carried out by transmitting from the transmitter to the receiver electrical or electromagnetic signals in the frequency band concerned). The communications between the transmitter and the receiver can be carried out by means of radio waves (so-called "wireless" communications), for example of the Wi-Fi® type (in which case the communication channels have properties defined in the IEEE 802.11 standard). The invention however also applies to wired communications. Note that it is not expected in the situation presented in FIG. 1 of a higher regulatory entity that would organize the distribution and allocation of the different channels to the different communications established between a transmitter and a receiver. On the contrary, each transmitter independently selects the channel in which it transmits data (that is, in practice electrical or electromagnetic signals representative of this data) according to a process explained hereinafter.
Bien que l'on ait représenté un récepteur associé à chaque émetteur en figure 1, il est envisageable en pratique qu'un même récepteur reçoive des signaux émis par plusieurs émetteurs (dans ce cas éventuellement sur des canaux différents sélectionnés par chaque émetteur selon le processus expliqué dans la suite). Although a receiver associated with each transmitter has been shown in FIG. 1, it is conceivable in practice that the same receiver receives signals transmitted by several transmitters (in this case possibly on different channels selected by each transmitter according to the process explained in the following).
Par ailleurs, on explique ici l'invention dans le cas d'un exemple où un seul récepteur est associé à chaque émetteur. En variante, on pourrait prévoir que plusieurs récepteurs soient destinataires des données émises par un seul émetteur. La figure 2 représente les étapes principales d'un procédé envisageable pour la sélection et la transmission de données par un émetteur Ek. On considère ici que les données sont organisées en paquets à émettre successivement par l'émetteur Ek. On remarque que les égalités qui apparaissent sur la plupart des étapes représentées en figure 2 visent à donner un aperçu de la fonctionnalité de l'étape concernée mais ne constituent pas des équations mathématiques (qui sont quant à elles données ci-dessous). Furthermore, the invention is explained here in the case of an example where a single receiver is associated with each transmitter. As a variant, it would be possible for several receivers to receive the data transmitted by a single transmitter. FIG. 2 represents the main steps of a method that can be envisaged for the selection and transmission of data by an emitter Ek. It is considered here that the data are organized in packets to be emitted successively by the transmitter Ek. We note that the equalities that appear on most of the steps shown in Figure 2 are intended to provide an overview of the functionality of the step concerned but do not constitute mathematical equations (which are given below).
On s'intéresse donc dans la suite à un seul couple émetteur Ek - récepteur Ri. Dans le mode de réalisation décrit ici, il a été choisi pour la prise de décision à l'instant t de s'appuyer sur les valeurs de métrique de performance comprises entre une première itération correspondant au début de communication et une seconde itération correspondant à l'itération qui précède immédiatement l'itération en cours. On pourrait en variante s'intéresser seulement à une partie de ces itérations, par exemple à chaque instant à un nombre prédéterminée (par exemple égal à 10) d'itérations qui précèdent l'itération en cours. Le processus débute à une étape 10 à laquelle on initialise à 0 une variable temporelle t. Cette étape correspond au début de la période durant laquelle sera définie la distribution de probabilités utilisée pour la sélection de canal comme indiqué plus loin. We are therefore interested in the following to a single emitter pair Ek - receiver Ri. In the embodiment described here, it was chosen for decision making at time t to rely on the performance metric values between a first iteration corresponding to the beginning of communication and a second iteration corresponding to the first one. iteration immediately preceding the current iteration. It could alternatively be interested only in a part of these iterations, for example at each moment to a predetermined number (for example equal to 10) of iterations that precede the current iteration. The process starts at a step 10 at which a time variable t is initialized to 0. This step corresponds to the beginning of the period during which the probability distribution used for the channel selection will be defined as indicated below.
On initialise de ce fait également la distribution de probabilités entre les différents canaux (potentiellement utilisés par l'émetteur) à une distribution DISTRo uniforme au cours de l'étape 20 : pour tout canal s, la probabilité initiale gk,s(0) est fixée à 1/S. On initialise en outre une valeur de regret rk,s (0) associée à chaque canal s (valeur de regret dont le rôle sera expliqué dans la suite), par exemple à la valeur 1 (ou en variante à une autre valeur non-nulle identique pour tous les canaux). On procède alors (étape 30) à la sélection d'un canal sk(0) (pour canal sélectionné par l'émetteur Ek à l'instant t=0, étape notée So sur la figure 2) par tirage aléatoire selon une loi de probabilité conforme à la distribution définie par les variables gk,s(0) (s variant de 1 à S), soit à cette étape une distribution uniforme. On suppose, dans le présent mode de réalisation, que les émetteurs ne disposent pas d'une expérience antérieure, de sorte qu'à cette étape initiale, les différents canaux ont une probabilité identique d'être sélectionnés. L'étape 40 consiste pour l'émetteur Ek à émettre un paquet de données à destination du récepteur Ri à travers le canal sk(0) sélectionné. Thus, the probability distribution between the different channels (potentially used by the transmitter) is also initialized to a uniform DISTRo distribution during step 20: for any channel s, the initial probability gk, s (0) is fixed at 1 / S. In addition, a regret value rk, s (0) associated with each channel s (regret value whose role will be explained hereinafter) is initialized, for example to the value 1 (or alternatively to another non-zero value). identical for all channels). We then proceed (step 30) to the selection of a channel sk (0) (for channel selected by the transmitter Ek at time t = 0, a step denoted So in FIG. 2) by random draw according to a law of probability according to the distribution defined by the variables gk, s (0) (s varying from 1 to S), or at this stage a uniform distribution. In the present embodiment, it is assumed that the transmitters do not have prior experience, so that at this initial stage the different channels have an identical probability of being selected. Step 40 consists for the transmitter Ek to send a data packet to the receiver Ri through the selected channel sk (0).
On a décrit l'étape d'initialisation du processus (étapes 10 à 40) et on décrit à présent les étapes (50 à 100) mises en ceuvre à chaque instant ultérieur (PO). On incrémente tout d'abord la variable temporelle t à l'étape 50 (ce qui correspond dans l'exemple donné ici au traitement du paquet suivant). The step of initializing the process (steps 10 to 40) has been described and steps (50 to 100) implemented at each subsequent instant (PO) are now described. Firstly, the time variable t is incremented at step 50 (which corresponds in the example given here to the processing of the next packet).
On détermine ensuite à l'étape 60 des débits théoriques maximaux uk,s(t) relatifs chacun à un canal s en fonction de mesures effectuées dans le canal s concerné lors de la transmission de l'instant précédent (t-1), ici lors de la transmission du paquet précédent. Comme déjà indiqué, on a noté ces grandeurs de manière schématique en figure 2 (DEBt représentant les débits théoriques à l'instant en cours et MESm les mesures à l'instant précédent), Ces mesures sont par exemple les valeurs d'interférence d'accès multiple et de bruit Si,s(t-1) relatives chacune à un canal s et mesurées par le récepteur Ri au cours de la transmission précédente. On peut se référer à ce sujet au Chapitre 2 de l'ouvrage "Fundamentals of Wireless Communication", de D. Tse et P. Viswanath, Cambridge University Press, 2005. L'utilisation d'autres métriques de performance est envisageable en variante. Si on note hks~ (t) le gain de canal entre un émetteur Ek et un récepteur R) sur le canal s au temps t, la valeur d'interférence d'accès multiple et de bruit mesurée par le récepteur R) s'écrit : hksj (t) K j s (t) - 6s + E Pk,max k=1 2 1{sk (t)=s} , où 1 {si, (t)=s} est la fonction indicatrice valant 1 lorsque sk(t)=s et valant 0 sinon, Pk,max est la puissance maximale d'émission de l'émetteur Ek et 6S représente le bruit et sk(t) représente le canal choisi par l'émetteur Ek au temps t. On propose ici d'utiliser comme débit théorique maximal le débit de Shannon Pk,max I /lk (t - 1)12 correspondant : uk,s(t) = loge (1 + Tj>s(t-1)-Pk,.. hk j(t-1) Z ) . 25 Soit uk(t) le débit effectif au temps t dans le canal sk(t). De manière générale, on peut écrire uk(t) sous la forme : Then, in step 60, maximum theoretical rates uk, s (t) are determined, each relating to a channel s as a function of measurements made in the channel s concerned during the transmission of the previous instant (t-1), here when transmitting the previous packet. As already indicated, these magnitudes were noted schematically in FIG. 2 (DEBt representing the theoretical flow rates at the current instant and MESm the measurements at the previous instant). These measurements are, for example, the interference values of multiple access and noise Si, s (t-1) each relating to a channel s and measured by the receiver Ri during the previous transmission. This can be found in Chapter 2 of Fundamentals of Wireless Communication by D. Tse and P. Viswanath, Cambridge University Press, 2005. The use of alternative performance metrics is alternative. If we denote hks ~ (t) the channel gain between a transmitter Ek and a receiver R) on the channel s at time t, the value of multiple access interference and noise measured by the receiver R) is written : hksj (t) K js (t) - 6s + E Pk, max k = 1 2 1 {sk (t) = s}, where 1 {if, (t) = s} is the indicator function equal to 1 when sk (t) = s and equal to 0 otherwise, Pk, max is the maximum transmission power of the transmitter Ek and 6S represents the noise and sk (t) represents the channel chosen by the transmitter Ek at time t. It is proposed here to use as the theoretical maximum flow rate Shannon Pk, max I / lk (t-1) 12 corresponding: uk, s (t) = log (1 + Tj> s (t-1) -Pk, .. hk j (t-1) Z). Let uk (t) be the effective flow at time t in the channel sk (t). In general, we can write uk (t) as:
z s Pk,max I hksj (t -1)1 . 1{sk(,I)=s1 uk(t) _ E log z (1 + i z 7 ) . s-1 0k,s (t - 1) - Pk,max hk j (t -1)1 . 1{sx(!-1)=s} En effet, dans cette somme, seul le terme relatif à l'indice s tel que sk(t-1)=s est non nul. 30 Les débits ainsi déterminés permettent d'évaluer pour chaque canal s le regret rk,s(t) de l'émetteur Ek de ne pas avoir utilisé ce canal à toutes les itérations prises en considération (étape 70) : ce regret est calculé en comparant (par différence) le débit maximal théorique qui aurait été obtenu en utilisant le canal concerné de manière répétée, et le débit maximal théorique obtenu sur les canaux successivement utilisés : t--1 t-1 rk,s (t) - 1 - E Uk,s (n) 1 2 - l Uk (n) t- 2 n=2 t n-2 On définit alors à l'étape 80 la (nouvelle) distribution de probabilités DISTRt entre les différents canaux en tenant compte des regrets évalués (notés REGt en figure 2), par exemple en donnant, aux seuls canaux où le regret est suffisamment grand (c'est-à-dire dont l'utilisation répétée aurait amélioré la situation), une pondération proportionnelle à la valeur du regret : pour chaque canal s, la probabilité gk,s(t) affectée à ce canal s'écrit alors max(n, rk,s (t» qk s (t) = s (où max(a,b) est égal à la valeur la plus élevée parmi a et b, où z s Pk, max I hksj (t -1) 1. 1 {sk (, I) = s1 uk (t) -E log z (1 + i z 7). s-1 0k, s (t-1) - Pk, max hk j (t -1) 1. 1 {sx (! - 1) = s} Indeed, in this sum, only the term relative to the index s such that sk (t-1) = s is non-zero. The rates thus determined make it possible to evaluate for each channel s the regret rk, s (t) of the transmitter Ek for not having used this channel at all the iterations taken into consideration (step 70): this regret is calculated in comparing (by difference) the theoretical maximum flow that would have been obtained by using the channel concerned repeatedly, and the theoretical maximum flow rate obtained on the successively used channels: t - 1 t - 1 rk, s (t) - 1 - E Uk, s (n) 1 2 - l Uk (n) t- 2 n = 2 t n-2 We then define in step 80 the (new) distribution of probabilities DISTRt between the different channels taking into account the regrets evaluated (noted REGt in Figure 2), for example by giving, to the only channels where the regret is sufficiently large (that is to say whose repeated use would have improved the situation), a weighting proportional to the value of the regret : for each channel s, the probability gk, s (t) assigned to this channel is then written max (n , rk, s (t »qk s (t) = s (where max (a, b) is equal to the highest value among a and b, where
E max(z, rk,' (t» n=1 E max (z, rk, '(t' n = 1
est une valeur positive ou nulle qui détermine la probabilité minimum attribuée à chaque canal et où le dénominateur assure que la somme des différentes probabilités est égale à 1). On peut prendre par exemple n=0, auquel cas la probabilité d'utiliser certains canaux peut être nulle à un instant t donné (lorsque le regret d'utiliser ce canal est négatif ou nul). En variante, on peut prendre une valeur strictement positive pour n de sorte qu'il y aura toujours une probabilité non-nulle d'utiliser chaque canal. is a positive or zero value that determines the minimum probability assigned to each channel and where the denominator ensures that the sum of the different probabilities is equal to 1). We can take for example n = 0, in which case the probability of using certain channels may be zero at a given instant t (when the regret to use this channel is negative or zero). Alternatively, one can take a strictly positive value for n so that there will always be a non-zero probability of using each channel.
La sélection du canal sk(t) à utiliser par l'émetteur (étape notée S, en figure 2) pour émettre à l'instant (ou itération) t (ici pour émettre le paquet correspondant) peut ainsi être réalisée à l'étape 90 par tirage (ou détermination) aléatoire parmi les S canaux disponibles conformément à la distribution de probabilités entre canaux déterminée à l'étape 80. Ceci signifie qu'un canal s a une probabilité égale à gk,s(t) d'être sélectionné à l'itération t. The selection of the channel sk (t) to be used by the transmitter (step noted S, in FIG. 2) to transmit at the instant (or iteration) t (here to transmit the corresponding packet) can thus be carried out at the step 90 by random draw (or determination) among the available S channels according to the channel probability distribution determined in step 80. This means that a channel has a probability equal to gk, s (t) of being selected at the iteration t.
On comprend que cette probabilité étant proportionnelle au regret de ne pas avoir utilisé le canal concerné, l'émetteur utilisera après une phase d'apprentissage le canal (ou les canaux) qui lui est (sont) le plus favorable(s). On peut se référer à ce sujet à l'article "A Simple Adaptive Procedure Leading to Correlated Equilibrium", de Hart et Mas-Colell, in Econometrica 68 (2000), 5, 1127-1150. It is understood that this probability being proportional to the regret of not having used the channel concerned, the transmitter will use after a learning phase the channel (or channels) which is (are) the most favorable (s). This can be seen in the article "A Simple Adaptive Procedure Leading to Correlated Equilibrium" by Hart and Mas-Colell, in Econometrica 68 (2000), 5, 1127-1150.
L'émetteur procède alors à l'étape 100 à l'émission de données (ici d'un paquet de données) en utilisant le canal sk(t) sélectionné. The transmitter then proceeds to step 100 with the data transmission (here of a data packet) using the selected channel sk (t).
Une fois ces données émises, le procédé reboucle à l'étape 50 pour une nouvelle itération. On peut prévoir par ailleurs d'interrompre le procédé sous certaines conditions, par exemple lorsque toutes les données (ici tous les paquets de données à envoyer) ont été traitées. Le procédé reprendra toutefois lorsque de nouvelles données seront à émettre, de préférence là où il s'était interrompu (avec une valeur de t strictement positive) afin de bénéficier de l'apprentissage précédemment réalisé. En variante, on peut prévoir que le procédé reprenne en intégralité (notamment les étapes d'initialisation 10 à 40) lorsque de 2965696 s nouvelles données sont à émettre, en particulier dans le cas où l'environnement (où sont situés les canaux) est rapidement changeant. On a représenté en figure 3 les éléments de base d'un exemple d'émetteur dans lequel est mis en ceuvre le procédé qui vient d'être décrit.Once these data are sent, the method loops back to step 50 for a new iteration. It is also possible to interrupt the process under certain conditions, for example when all the data (here all the data packets to be sent) have been processed. However, the method will resume when new data are to be transmitted, preferably where it has been interrupted (with a strictly positive value of t) in order to benefit from the learning previously carried out. As a variant, it is possible to provide for the method to resume in its entirety (in particular the initialization steps 10 to 40) when new data are to be transmitted, in particular in the case where the environment (where the channels are located) is quickly changing. FIG. 3 shows the basic elements of an exemplary transmitter in which the method just described is implemented.
5 Cet émetteur comprend un processeur PROC, par exemple un microprocesseur, qui met en oeuvre les étapes du procédé qui vient d'être décrit (notamment la sélection d'un canal pour l'émission des données) du fait de l'exécution d'instructions en son sein. Ces instructions, qui forment un programme d'ordinateur, sont mémorisées dans une mémoire MEM connectée au microprocesseur.This transmitter comprises a processor PROC, for example a microprocessor, which implements the steps of the method just described (in particular the selection of a channel for the transmission of the data) because of the execution of instructions within it. These instructions, which form a computer program, are stored in an MEM memory connected to the microprocessor.
10 La mémoire MEM mémorise également les valeurs des différentes variables utilisées au cours de la mise en oeuvre du procédé, à savoir par exemple les données à envoyer (c'est-à-dire à émettre), les valeurs de débit théorique maximal uk,s(t), de regret rk,s(t) et de probabilité gk,s(t). L'émetteur comprend également un module d'émission EMIS qui génère, en 15 fonction de commandes du processeur PROC, des signaux électriques (émis par une antenne ANT) représentant les données à émettre, ce qui provoque l'émission de signaux électromagnétiques représentatifs de ces données dans le canal sk(t) sélectionné par le procédé mis en oeuvre par le processeur PROC. L'émetteur comprend en outre un module de réception REC également connecté à 20 l'antenne ANT et qui reçoit notamment les valeurs de performance mesurées au niveau du récepteur dialoguant avec l'émetteur, ici les valeurs d'interférence d'accès multiple et de bruit (k,s(t), et les communique au processeur PROC. Les modes de réalisation qui précèdent ne que des exemples possibles de mise en oeuvre de l'invention, qui ne s'y limite pas. 25 The memory MEM also stores the values of the various variables used during the implementation of the method, namely for example the data to be sent (that is to say, to be transmitted), the maximum theoretical flow values uk, s (t), of regret rk, s (t) and probability gk, s (t). The transmitter also comprises an emitting module EMIS which generates, as functions of commands of the processor PROC, electrical signals (transmitted by an antenna ANT) representing the data to be transmitted, which causes the emission of electromagnetic signals representative of these data in the channel sk (t) selected by the method implemented by the processor PROC. The transmitter furthermore comprises a reception module REC which is also connected to the antenna ANT and which receives in particular the measured values of performance at the receiver interacting with the transmitter, here the values of multiple access interference and of noise (k, s (t), and communicates them to the processor PROC The preceding embodiments are only possible examples of implementation of the invention, which is not limited thereto.
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