FR3121567A1 - Dispositif d’ordonnancement coopératif minimisant les interférences pour communications sans fil à accès multiple orthogonal (oma) et à accès multiple non orthogonal (noma) - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à accès multiple orthogonal (OMA) et à accès multiple non orthogonal (NOMA), qui consiste à recevoir, à partir de chacune de multiples différentes stations de base, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant un UE associé et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi les stations de base. Le procédé consiste en outre à calculer une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour différentes combinaisons des UE associés et générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chacune des différentes stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée. Enfin, le procédé consiste à émettre l’ordonnancement coopératif vers chacune des différentes stations de base pour une utilisation par les différentes stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio. Fig. 1
Description
ÉTAT ANTÉRIEUR
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte au domaine technique des communications sans fil pour des dispositifs de l’Internet des Objets (IdO), et plus particulièrement à l’ordonnancement de canaux de ressources radio parmi des dispositifs de l’IdO dans un réseau cellulaire de communication radio.
Description de l’art connexe
Les communications cellulaires de données font référence à l’échange de trafic de données sur un réseau cellulaire de télécommunication. Les communications cellulaires numériques de données nécessitent la présence d’une infrastructure physique sous-jacente de communication de données stratifiée sur un réseau cellulaire, telle que d’abord mise en évidence par des communications cellulaires numériques de deuxième génération, et plus récemment par le sensiblement plus robuste et fiable réseau cellulaire de communications de données d’évolution à long terme (LTE) de quatrième génération (4G). En LTE 4G, l’architecture de réseau prend en charge la connectivité d’équipements utilisateurs (UE) avec différentes stations de base regroupées dans différents réseaux d’accès radio (RAN), les RAN étant chacun couplés au réseau central (CN).
Les stations de base envoient et reçoivent des transmissions radio pour chaque UE à l’aide des fonctions de traitement de signal analogique et numérique de l’interface hertzienne LTE par le biais de différents réseaux d’antennes à entrées multiples et sorties multiples (MIMO). Chaque station de base commande également le fonctionnement de bas niveau de chaque UE couplé, par l’envoi à l’UE de messages de signalisation tels que des instructions de transfert intercellulaire. Enfin, chaque station de base se connecte avec le CN, également connu comme le « central par paquets évolué » (EPC), au moyen d’une interface de pile de protocole S1. Il convient de noter que chaque station de base peut également être couplée en communication avec une autre station de base à proximité par une interface X2, de façon à prendre en charge une signalisation et un réacheminement de paquets pendant un transfert intercellulaire d’une communication avec des UE de station de base à station de base (cellule à cellule). Alors que la 4G a représenté un pas de géant en termes de performances par rapport aux réseaux 2G et 3G, la 5G représente une énorme amélioration par rapport à la 4G.
En capitalisant sur des réseaux d’antennes MIMO massifs dans chaque station de base, l’utilisation de communications radio à ondes millimétriques, une formation de faisceau pour des communications sans fil directes avec un UE individuel et une architecture bifurquée à unité centralisée (CU) et unité distribuée (DU), la 5G est apte à atteindre une capacité d’échange de données de près de treize téraoctets -- une amélioration de presque vingt fois par rapport à la LTE 4G. Le CN de l’architecture 5G reflète un changement considérable par rapport à l’EPC de la 4G. Dans le CN de la 5G, les changements ont été réduits, de manière abstraite, à ce que l’on a appelé les « quatre modernisations ». La première est la « technologie de l’information » ou « IT », la deuxième est « l’Internet », la troisième est « extrêmement simplifié » et la quatrième est « basée sur les services ». Le changement le plus typique dans l’architecture de réseau du CN est l’architecture de réseau basée sur les services du CN de façon à séparer le plan de commande du plan utilisateur. D’autres technologies prennent en charge un découpage de réseau en tranches et une informatique de périphérie.
Surtout, la 5G permet de nouvelles verticalités de services telles que les communications stratégiques massives de l’Internet des objets (IdO) et les communications mobiles à large bande améliorées. En particulier, à présent, les dispositifs de l’IdO reposent sur des technologies sans fil à courte portée telles que Bluetooth, Zigbee, Z-Wave et même Wi-Fi. Cependant, les limitations de densité pour chacun sont seulement de l’ordre de centaines d’appareils. Cette limitation n’existe pas dans le domaine des communications cellulaires radio 5G. Ainsi, compte tenu des capacités de la 5G, le nombre de dispositifs de l’IdO connectés devrait atteindre quinze milliards au cours de la prochaine décennie, et la densité de tels dispositifs au sein d’une quelconque grappe de stations de base devrait être assez significative.
Pour accomplir l’objectif d’un IdO massif dans le cadre de techniques d’accès multiple avancées de technologies cellulaires, un ordonnancement proactif de ressources radio, une adaptation avancée de niveau de liaison et une nouvelle approche de gestion des interférences deviennent inévitables. Ceci est dû au fait que le spectre radiofréquence, RF, disponible et le budget de puissance d’émission d’un dispositif sont généralement limités. Les déploiements actuels de 5G mettent en œuvre des schémas d’accès multiple orthogonal, OMA, qui fournissent une orthogonalité en termes de ressources radio pour utiliser efficacement le spectre disponible. Cependant, pour des technologies d’IdO massif, ces schémas d’OMA ne sont pas aptes à atteindre la demande de capacité de la prise en charge de plus de cinquante mille dispositifs par station de base. En outre, le spectre 5G et les nouvelles capacités radio 5G offrent la possibilité d’une prise en charge de connectivité massive allant jusqu’à un million de dispositifs par kilomètre carré. Par conséquent, un ordonnancement proactif et des techniques d’accès multiple avancées pour prendre en charge un tel déploiement dense sont d’une grande importance.
Pour améliorer la prise en charge de connectivité au-delà de la 5G, l’accès multiple non orthogonal, NOMA, s’est avéré prometteur dans sa capacité à fournir l’amélioration de capacité de plus de cent mille dispositifs par cellule. Contrairement à l’OMA, le NOMA donne la possibilité de superposer simultanément de multiples dispositifs dans une ressource radio disponible donnée tout en allouant différents coefficients ou codes de puissance pour réaliser l’annulation d’interférence successive au niveau du récepteur. Ainsi, le NOMA apporte un accroissement exponentiel en prise en charge de dispositif comparativement à l’approche de l’OMA, mais au prix d’une complexité de récepteur accrue -- un coût qu’un dispositif de l’IdO de faible puissance n’est pas toujours prêt à supporter. Spécifiquement, le NOMA implique un codage par superposition et une annulation d’interférence successive au niveau de l’émetteur et du récepteur, respectivement. Les deux sont hautement complexes en termes de calcul pour des applications de communication massives de type machine. Par conséquent, pour à la fois l’OMA et le NOMA, si les ressources radio ne sont pas bien gérées, la connectivité massive résultera en des interférences massives et, par conséquent, en une sévère dégradation des performances pour des systèmes réseau hérités 5G et B5G.
BREF RÉSUMÉ DE L’INVENTION
Les modes de réalisation de la présente invention abordent des lacunes techniques dans l’état de l’art en ce qui concerne l’ordonnancement de ressources radio dans un réseau cellulaire de communication radio et en particulier, permet une haute densité de dispositifs de l’IdO parmi un nombre limité de cellules utilisant un NOMA lorsque cela est permis malgré les limitations de coût de dispositifs de l’IdO de faible puissance connectés. À cet effet, les modes de réalisation de la présente invention concernent un procédé nouveau et non évident pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à OMA et à NOMA. Les modes de réalisation de la présente invention concernent également un dispositif informatique nouveau et non évident conçu pour réaliser le procédé susmentionné. Enfin, les modes de réalisation de la présente invention concernent un système de traitement de données nouveau et non évident incorporant le dispositif susmentionné afin de réaliser le procédé susmentionné.
Selon un mode de réalisation de l’invention, un procédé pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à OMA et à NOMA comprend d’abord les étapes consistant à établir un couplage communicatif sur un réseau de communication informatique avec chacune parmi de nombreuses différentes stations de base dans un réseau cellulaire de communications radio et recevoir, à partir de chacune des multiples différentes stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des UE associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi les multiples différentes stations de base. Le procédé consiste en outre à calculer une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour différentes combinaisons des UE associés et générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chacune des différentes stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée. Enfin, le procédé consiste à émettre l’ordonnancement coopératif vers chacune des différentes stations de base pour une utilisation par les différentes stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio.
Selon un aspect du mode de réalisation, les UE associés pour les différentes stations de base prennent en charge un OMA. Par conséquent, l’interférence de canal prévue comprend uniquement une interférence entre canaux. Cependant, selon un autre aspect du mode de réalisation, les UE associés pour les différentes stations de base prennent en charge un NOMA. Par conséquent, l’interférence de canal prévue comprend à la fois une interférence entre canaux et une interférence de co-canal. En outre, la génération de l’ordonnancement coopératif comprend l’étape consistant à, pour chacune des différentes stations de base, classer les UE associés dans des groupes correspondants sur la base d’une interférence de canal bonne, mauvaise et moyenne et superposer, dans chaque canal, uniquement les UE associés classés dans différents groupes.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, un système de traitement de données est conçu pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à OMA et à NOMA. Le système comprend une multiplicité de différentes de stations de base dans un réseau cellulaire de communication radio et une plateforme informatique hôte reliée en communication aux différentes stations de base. La plateforme comprend un ou plusieurs ordinateurs, chacun ayant de la mémoire et une ou plusieurs unités de traitement comprenant un ou plusieurs cœurs de traitement. Enfin, le système comprend un module d’ordonnancement minimisant les interférences.
Le module comprend des instructions de programme informatique permettant, lors de leur exécution dans la mémoire d’au moins l’une des unités de traitement de la plateforme informatique hôte, d’établir un couplage communicatif sur le réseau de communication informatique avec chacune des différentes stations de base et de recevoir, à partir de chacune des multiples différentes stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des UE associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi les multiples différentes stations de base. Les instructions de programme informatique permettent en outre de calculer une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour différentes combinaisons des UE associés et de générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chacune des différentes stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée. Enfin, les instructions de programme informatique permettent d’émettre l’ordonnancement coopératif vers chacune des différentes stations de base pour une utilisation par les différentes stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio.
Selon encore un autre mode de réalisation supplémentaire de l’invention, un dispositif informatique est prévu. Le dispositif comprend un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur ayant des instructions de programme stockées en son sein. Les instructions sont exécutables par au moins un cœur de traitement d’une unité de traitement de façon à amener l’unité de traitement à réaliser un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à OMA et à NOMA. Plus précisément, les instructions, lors de leur exécution, établissent un couplage communicatif sur un réseau de communication informatique avec chacune parmi de nombreuses différentes stations de base dans un réseau cellulaire de communication radio et reçoivent, à partir de chacune des multiples différentes stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des UE associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi les multiples différentes stations de base. Les instructions calculent en outre une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour différentes combinaisons des UE associés. Les instructions génèrent encore en outre un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chacune des différentes stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée. Enfin, les instructions émettent l’ordonnancement coopératif vers chacune des différentes stations de base pour une utilisation par les différentes stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio.
Comme on le comprendra, grâce à l’ordonnancement coopératif minimisant les interférences selon la présente invention, les déficiences techniques d’une intégration dans un groupement à haute densité de stations de base, de l’utilisation d’un NOMA pour des UE corrélativement activés tout en permettant un OMA pour des UE moins activés, dans le même temps, tout en minimisant une interférence de canal entre les UE parmi les stations de base, sont surmontés. Des aspects supplémentaires de l’invention seront présentés en partie dans la description qui suit, et ressortiront en partie clairement de la description, ou peuvent être appris par la pratique de l’invention. Les aspects de l’invention seront réalisés et obtenus au moyen des éléments et combinaisons indiqués en particulier dans les revendications annexées. Il convient de comprendre qu’à la fois la description générale qui précède et la description détaillée qui suit ne sont données qu’à titre d’exemple et d’explication et ne limitent pas l’invention, telle que revendiquée.
BRÈVE DESCRIPTION DES DIFFÉRENTES VUES DES DESSINS
Les dessins annexés, qui sont incorporés et constituent une partie du mémoire descriptif, illustrent des modes de réalisation de l’invention et conjointement avec la description, servent à expliquer les principes de l’invention. Les modes de réalisation illustrés ici sont présentement préférés, étant entendu toutefois que l’invention n’est pas limitée aux agencements et instrumentalités précis présentés, dans lesquels :
la est une illustration imagée reflétant différents aspects d’un processus d’ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à OMA et à NOMA ;
la est un schéma fonctionnel représentant un système de traitement de données conçu pour réaliser l’un des aspects du processus de la ; et,
la est un organigramme illustrant l’un des aspects du processus de la .
Claims (9)
- Procédé pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences
pour des communications sans fil à accès multiple orthogonal (OMA) et à accès multiple non orthogonal (NOMA), le procédé comprenant les étapes consistant à :
établir un couplage communicatif sur un réseau de communication informatique avec chaque station de base d’une pluralité de stations de base dans un réseau cellulaire de communication radio ;
recevoir, à partir de chaque station de base de ladite pluralité de stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des équipements utilisateurs (UE) associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi ladite pluralité des stations de base ;
calculer une interférence de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour une pluralité de combinaisons des UE associés ;
générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chaque station de base de ladite pluralité des stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée ; et,
émettre l’ordonnancement coopératif vers chaque station de base de ladite pluralité des stations de base pour une utilisation par ladite pluralité des stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité des stations de base prennent en charge un OMA, l’interférence de canal prévue comprenant uniquement une interférence entre canaux.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité des stations de base prennent en charge un NOMA, l’interférence de canal prévue comprenant à la fois une interférence entre canaux et une interférence de co-canal, la génération comprenant les étapes consistant à :
pour chaque station de base de ladite pluralité des stations de base, classer les UE associés dans des groupes correspondants sur la base d’une interférence de canal prédéterminée désignée respectivement comme bonne, mauvaise ou moyenne ; et,
superposer, dans chaque canal, uniquement les UE associés classés dans différents groupes. - Système de traitement de données conçu pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à accès multiple orthogonal (OMA) et à accès multiple non orthogonal (NOMA), le système comprenant :
une pluralité de stations de base dans un réseau cellulaire de communication radio ;
une plateforme informatique hôte reliée en communication à ladite pluralité des stations de base, la plateforme comprenant un ou plusieurs ordinateurs, chacun ayant de la mémoire et une ou plusieurs unités de traitement comprenant un ou plusieurs cœurs de traitement ; et,
un module d’ordonnancement minimisant les interférences comprenant des instructions de programme informatique permettant, lors de leur exécution dans la mémoire d’au moins l’une des unités de traitement de la plateforme informatique hôte, de réaliser les étapes consistant à :
établir un couplage communicatif sur le réseau de communication informatique avec chaque station de base de ladite pluralité des stations de base ;
recevoir, à partir de chaque station de base de ladite pluralité des stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des équipements utilisateurs (UE) associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi ladite pluralité des stations de base ;
calculer une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour une pluralité de combinaisons des UE associés ;
générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chaque station de base de ladite pluralité des stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée ; et,
émettre l’ordonnancement coopératif vers chaque station de base de ladite pluralité des stations de base pour une utilisation par ladite pluralité des stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio. - Système selon la revendication 4, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité de stations de base prennent en charge un OMA, l’interférence de canal prévue comprenant uniquement une interférence entre canaux.
- Système selon la revendication 4, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité de stations de base prennent en charge un NOMA, l’interférence de canal prévue comprenant à la fois une interférence entre canaux et une interférence de co-canal, la génération comprenant les étapes consistant à :
pour chaque station de base de ladite pluralité de stations de base, classer les UE associés dans des groupes correspondants sur la base d’une interférence de canal prédéterminée désignée respectivement comme bonne, mauvaise et moyenne ; et,
superposer, dans chaque canal, uniquement les UE associés classés dans différents groupes. - Dispositif informatique comprenant un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur ayant des instructions de programme stockées en son sein, les instructions étant exécutables par au moins un cœur de traitement d’une unité de traitement pour amener l’unité de traitement à réaliser un procédé pour un ordonnancement de ressources radio coopératif minimisant les interférences pour des communications sans fil à accès multiple orthogonal (OMA) et à accès multiple non orthogonal (NOMA), le procédé comprenant les étapes consistant à :
établir un couplage communicatif sur un réseau de communication informatique avec chaque station de base parmi une pluralité de stations de base dans un réseau cellulaire de communication radio ;
recevoir, à partir de chaque station de base de ladite pluralité de stations de base sur le réseau de communication informatique, une table d’ordonnancement de station de base ordonnançant des équipements utilisateurs (UE) associés et des paramètres de canal de station de base correspondants pour chacun des canaux de ressources radio de la station de base parmi ladite pluralité de stations de base ;
calculer une interface de canal prévue pour chacun des canaux de ressources radio pour une pluralité de combinaisons des UE associés ;
générer un ordonnancement coopératif pour les UE associés pour chaque station de base parmi ladite pluralité de stations de base, l’ordonnancement coopératif attribuant un canal spécifique parmi les canaux de ressources radio minimisant l’interférence de canal prévue calculée ; et,
émettre l’ordonnancement coopératif vers chaque station de base de ladite pluralité de stations de base pour une utilisation par ladite pluralité des stations de base dans l’attribution des UE associés à des canaux attribués parmi les canaux de ressources radio. - Dispositif informatique selon la revendication 7, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité des stations de base prennent en charge un OMA, l’interférence de canal prévue comprenant uniquement une interférence entre canaux.
- Dispositif informatique selon la revendication 7, dans lequel les UE associés pour ladite pluralité des tations de base prennent en charge un NOMA, l’interférence de canal prévue comprenant à la fois une interférence entre canaux et une interférence de co-canal, la génération comprenant les étapes consistant à :
pour chaque station de base de ladite pluralité de stations de base, classer les UE associés dans des groupes correspondants sur la base d’une interférence de canal prédéterminée désignée respectivement comme bonne, mauvaise et moyenne ; et,
superposer, dans chaque canal, uniquement les UE associés classés dans différents groupes.
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