Brevet FR2660817A1 — publié le 19911011

i La présente invention concerne des systèmes radio- électriques cellulaires et en particulier des techniques de circulation destinées à être utilisées dans des réseaux de communications ayant des cellules radioélectriques. La circulation est une technique qui permet la conservation des appels d'un réseau de communications de type personnel ou mobile, lorsqu'un poste téléphonique ou un poste mobile se déplace entre des cellules radioélec- triques Après l'établissement d'un appel, la qualité de la liaison radioélectrique est contrôlée par le poste et par la station associée de base de cellule En outre, d'autres canaux de la même cellule et des cellules adjacentes sont aussi contrôlés comme liaison potentielle pour la circula- tion Selon des critères prédéterminés, l'appel est commuté sur une autre station de base lorsque le poste mobile se déplace, ou lorsque les conditions de propagation changent, afin qu'une liaison de bonne qualité soit conservée Si ce traitement n'est pas réalisé, la qualité de l'appel peut être sérieusement détériorée, ou l'appel peut être "perdu". Le réseau ou le poste mobile peut comporter les caractéris- tiques intelligentes lui permettant de prendre des déci- sions relatives au moment, à l'opportunité et à la nature de la commutation d'une liaison radioélectrique à une cellule. Ce type de circulation est bien connu et il est largement utilisé dans les systèmes cellulaires classiques. Cependant, il pose des problèmes, dans les réseaux de communications mobiles ou personnelles dans lesquels des postes téléphoniques ou des postes mobiles se déplacent à une certaine vitesse dans des zones couvertes par de petites cellules, telles que des cellules sectorisées ou des microcellules Comme les cellules sont petites, le temps passé dans une cellule est réduit et le temps néces- saire au déclenchement et à l'exécution de la circulation peut être trop élevé Ceci donne une mauvaise qualité des communications et une perte de communications. Dans un premier aspect, l'invention concerne un système radioélectrique cellulaire ayant une structure cellulaire à deux couches comprenant des macrocellules recouvrant des microcellules, et la circulation entre les cellules se produit uniquement par l'intermédiaire de la couche des macrocellules. Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de circulation de communications destiné à des systèmes radioélectriques cellulaires ayant une structure cellulaire à deux couches formée de macrocellules recou- vrant des microcellules, la circulation entre les cellules se produisant uniquement par l'intermédiaire de la couche de macrocellules. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant une structure cellulaire constituée de macrocellules et de microcel- lules; la figure 2 représente un scénario de "perte rapide de signal"; et la figure 3 représente un exemple de séquence de circulation d'une communication particulière, selon l'in- vention. Une structure cellulaire convenant à des réseaux de communications personnelles (PCN) de fort trafic comprend une couche continue de macrocellules 1 (figure 1) qui peuvent avoir un rayon d'un kilomètre ou plus, et d'une sous-couche de microcellules 2, ayant par exemple un rayon de 200 m, qui sont déployées sélectivement dans des zones dont la densité de trafic est très élevée Les microcel- lules elles-mêmes ne se touchent pas obligatoirement pour assurer une couverture continue, mais sont comprises dans la couverture du parasol des macrocellules Comme les microcellules travaillent en général avec de plus faibles niveaux d'énergie, les fréquences des canaux peuvent être réutilisées à de plus courts intervalles dans l'espace, et donnent une excellente efficacité spectrale. La circulation entre les microcellules 2 et les macrocellules 1 dans le cas d'utilisateurs à faible vitesse (par exemple qui se déplacent à pied) peut être réalisée par des procédés relativement classiques de circulation. Cependant, si des communications de véhicules à grande vitesse sont gérées par les microcellules, le temps passé dans chaque microcellule est si réduit que le système ne peut pas exécuter les opérations nécessaires de circulation assez rapidement et la communication peut être perdue Pour que cet inconvénient soit évité, les postes se déplaçant rapidement doivent être gérés par les macrocellules et les postes se déplaçant lentement doivent être gérés par les microcellules, lorsque les postes se trouvent dans la zone de couverture des microcellules Cependant, ceci nécessite un dispositif de détection de la vitesse du poste L'opéra- tion peut être réalisée indirectement par une nouvelle technique de circulation dont les deux buts essentiels sont la conservation d'une communication lorsque le poste ou le véhicule passe dans les macrocellules et les microcellules même à grande vitesse, et la conservation du trafic dense dans les microcellules, pour que le spectre soit efficace. Le fait que les microcellules se trouvent dans la couverture du parasol d'une macrocellule est utilisé avantageusement La technique de circulation est la sui- vante Dans le cas d'un poste lançant un appel par l'inter- médiaire d'une station de base de microcellule et lorsque le poste se déplace vers la limite de la microcellule, la circulation est réalisée rapidement vers la macrocellule. Ceci est nécessaire car la couverture de la microcellule peut être perdue très rapidement, par exemple au passage d'un coin de rue, dans l'ombre d'un bâtiment La figure 2 illustre ce cas Une station 3 de base de microcellule placée sur le mur d'un bâtiment 4 à un carrefour forme une microcellule 5 Un véhicule 6 portant le poste et tournant à gauche au croisement peut sortir rapidement de la micro- cellule si bien que la communication est perdue à moins que la circulation soit réalisée rapidement vers la macrocel- lule parasol Une fois la communication passée à la macro- cellule, une possibilité convenant aux postes ou véhicules se déplaçant à grande vitesse serait la poursuite de la gestion de la communication par la station de base de macrocellule Cependant, si la circulation se produit uniquement vers le haut, de la microcellule à la macrocel- lule, le trafic des microcellules est réduit et ceci est contradictoire avec l'objet de l'utilisation des microcel- lules dans les régions de trafic intense A cet effet, la circulation est réalisée vers le bas, de la macrocellule vers la microcellule, lorsque le poste a passé une période suffisamment longue, par exemple de plusieurs secondes, dans une microcellule donnée, c'est-à-dire avec une faible constante de temps. Ce procédé proposé est maintenant décrit plus en détail en référence à la figure 3 qui représente une séquence de circulation pendant la durée d'une communica- tion particulière La figure 3 représente une rue encombrée 10, couverte partiellement par des microcellules 11, 12 et 13 associées à des stations de base 14, 15 et 16 de micro- cellule et couvertes complètement par une macrocellule associée à une station de base 17 de macrocellule Une personne ayant un poste 18 qui est placé dans la microcel- lule 11 lance un appel qui est géré par la liaison 21 rejoignant la station de base 14 qui est la plus proche La personne monte alors dans un taxi 19 et la communication continue à être gérée par la station de base 14 (liaison 22) Lorsque le taxi approche de la limite de la microcel- lule 11, la communication est rapidement transmise à la macrocellule parasol (liaison 23) afin que la dégradation de la qualité de la communication soit évitée La circula- tion n'est pas réalisée vers la microcellule suivante 12 parce que le poste n'y reste qu'un temps insuffisant. Lorsque le taxi passe dans les autres microcellules 12 et 13 et dans la zone 20 couverte uniquement par la macrocel- lule, la communication continue à être gérée par la station de base 17 de macrocellule (liaisons 23, 24, 25) Ceci se produit parce que le poste 18 ne reste pas suffisamment longtemps dans une microcellule particulière pour que la communication soit transmise à la microcellule Enfin, le taxi s'arrête dans la microcellule 13 et la personne sort. Lorsque le système a détecté que le poste 18 est resté pendant une période prédéterminée dans la microcellule 13, par exemple quelques secondes, la communication est trans- mise à la microcellule 13 (liaison 26) Dans l'hypothèse o la personne reste dans la microcellule 13, la liaison 26 est maintenue jusqu'à la fin de la communication. La nécessité de la circulation peut être déterminée par contrôle de plusieurs paramètres différents, comme dans le cas de la circulation radioélectrique cellulaire clas- sique Le procédé le plus simple comprend la détection de l'intensité absolue du champ, de l'intensité relative du champ et du taux d'erreur de bit BER (dans les systèmes numériques) Les systèmes numériques permettent aussi l'utilisation du retard ou de la distance à la station de base comme indicateur pour la circulation D'autres fac- teurs peuvent être pris en considération Par exemple, la vitesse de variation de la distance à une station de base indique si un poste mobile se déplace rapidement ou non. Une telle mesure peut donner une indication précoce sur la nécessité de la circulation à partir d'une microcellule De manière classique, la décision réelle de circulation peut être prise par le poste ou par le réseau. En résumé, le procédé de circulation est proposé pour un système PCN à poste mobile dans lequel une struc- ture cellulaire à deux couches comprend des macrocellules contiguës qui se recouvrent et qui recouvrent des microcel- lules La circulation se produit uniquement par l'intermé- diaire de la macrocellule, c'est-à-dire d'une microcellule à une macrocellule, d'une macrocellule à une macrocellule, ou d'une macrocellule à une microcellule La circulation d'une microcellule à une autre ne se produit pas Si la qualité d'une communication gérée par une microcellule se détériore au-delà de critères prédéterminés, par exemple en fonction du taux BER, de l'intensité du champ et/ou d'une mesure de distance, la communication est rapidement trans- mise à la macrocellule (constante de temps inférieure ou égale à 1 s) Une communication n'est transmise de la macrocellule à une microcellule que lorsque la liaison du poste à la station de base de la microcellule particulière a une qualité convenable pendant plus d'une durée déter- minée (plusieurs secondes ou plus), c'est-à-dire lorsque le poste est resté dans la microcellule pendant une période importante. REVENDICATIONS 1 Système radioélectrique cellulaire ayant une structure cellulaire à deux couches comprenant des macro- cellules ( 1) recouvrant des microcellules ( 2), caractérisé en ce que la circulation entre les cellules ne se produit que par l'intermédiaire de la couche de macrocellules ( 1). 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la qualité d'une communication gérée par une microcellule ( 2) se détériore au-delà de critères prédéterminés, la communication est rapidement transmise à la macrocellule parasol ( 1). 3 Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une communication associée à un appareillage mobile ne circule d'une macrocellule ( 1) vers une microcellule ( 2) qu'elle contient uniquement lorsqu'une liaison de l'appareillage à la station de base ( 3) associée à la microcellule a une qualité meilleure que des critères prédéterminés pendant un temps supérieur à un temps prédé- terminé. 4 Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'appareillage est un poste téléphonique. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les critères de qualité de communication comprennent un ou plusieurs critères choisis parmi un taux d'erreur de bit, une intensité du champ, une mesure de distance, et une vitesse de variation de distance. 6 Procédé de circulation destiné à être utilisé avec des systèmes radioélectriques cellulaires ayant une structure cellulaire à deux couches comprenant des macro- cellules ( 1) recouvrant des microcellules ( 2), caractérisé en ce que la circulation entre les cellules ne se produit que par l'intermédiaire de la couche de macrocellules ( 1). 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque la qualité d'une communication gérée par une microcellule ( 2) se détériore au-delà de critères prédéterminés, la communication passe rapidement à la macrocellule parasol ( 1). 8 Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'une communication associée à un appareillage mobile ne circule d'une macrocellule ( 1) à une microcellule ( 2) qu'elle comprend uniquement lorsqu'une liaison formée de l'appareillage à la station de base ( 3) associée à cette microcellule ( 1, 5) a une qualité meil- leure que des critères prédéterminés pendant un temps supérieur à un temps prédéterminé. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareillage est un poste téléphonique. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les critères de qualité de communication comprennent un ou plusieurs critères choisis parmi un taux d'erreur de bit, une intensité d'un champ, une mesure de distance et une vitesse de variation de distance.