Brevet FR2733105A1 — publié le 19961018

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF POUR ASSURER UN SERVICE DE COMMUNICATIONS SUR UN INTERVALLE SANS COUVERTURE Le présent dépôt concerne, de façon globale, le domaine des systèmes de communication et, plus particulièrement, un procédé et un dispositif pour assurer un service de communications sur un intervalle sans couverture. Les systèmes de communication cellulaire sont conçus, en général, comme ayant des composants redondants pour s'assurer qu'un service de communications n'est pas perdu lorsqu'un composant tombe en panne. Cette redondance nécessite un émetteur/récepteur additionnel pour chaque émetteur/récepteur actif et un amplificateur de puissance additionnelle pour chaque amplificateur actif ainsi qu'une unité de commande additionnelle pour chaque unité de commande active, et tous ces composants additionnels (redondants) augmentent fortement le coût d'un système de communication cellulaire. Selon la présente invention, lorsqu'un émetteur ou un amplificateur de puissance tombe en panne, l'émetteur redondant est utilisé jusqu'à ce que l'émetteur en panne puisse être fixé. La redondance augmente, de même, le volume de maintenance et des coûts de réparation.A la fois, l'émetteur actif et l'émetteur redondant nécessitent un réglage et une maintenance périodique. Si les conditions de redondance pouvaient être réduites dans un système de communication cellulaire, cela réduirait, de façon notable, le coût de travail de l'opérateur cellulaire. Un concept proposé comme solution dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA est la ventilation de cellule. L'idée de la ventilation de cellule consiste dans le fait que, lorsqu'un émetteur (un amplificateur de puissance) tombe en panne sur une cellule particulière, les cellules adjacentes s'étendent pour remplir l'intervalle sans couverture. Alors, on n'aurait pas besoin d'émetteur ou d'amplificateur de puissance redondant. Les cellules adjacentes remplissant alors l'intervalle sans couverture jusqu'à ce que l'émetteur en panne (l'amplificateur de puissance) puisse être réparé. La solution n'entraîne pas d'interférences accrues dans les cellules adjacentes jusqu'à ce que l'émetteur puisse être réparé.Des simulations ont montré que les cellules adjacentes s'étendront lorsqu'un émetteur cellulaire tombe en panne mais pas assez pour éliminer l'intervalle sans couverture. La Figure 1 illustre une simulation d'un système de communication cellulaire DS-CDMA 10. Les "X"s 12 sont des sites de base avec des émetteurs omnidirectionnels. Les "o"s 14 sont des mobiles actifs (unités portables de souscripteur). Le simulateur place, de façon aléatoire, les unités mobiles de souscripteur 14 dans le système de communication cellulaire DS-CDMA 10. Les lignes 16 définissent les limites de cellule et sont des lignes d'énergie constante par composant (Ec) divisée par l'énergie d'interférence totale (Io) ou (EC/Io) qui serait détectée par un mobile sur ce point. Les limites de cellule 16 se chevauchent en 18 pour former des zones de décrochage temporaire. La Figure 2 illustre ce qui arrive si l'émetteur pour le poste central de base 20 tombe en panne. Comme illustré sur la Figure 2, un intervalle sans couverture 22 existe autour du poste central de base 20. L'intervalle sans couverture 22 existe même si les limites de cellules environnantes 16 se sont agrandies. La solution évidente à l'intervalle sans couverture 22 laissé par l'émetteur en panne est d'augmenter la puissance des émetteurs des cellules adjacentes. Cette solution entraîne l'augmentation de l'interférence automatique à partir de tous les émetteurs de cellules adjacentes et ne comble pas l'intervalle sans couverture 22. Il existe alors un besoin pour un procédé et un dispositif pour assurer un service de communications sur un intervalle sans couverture et pouvant ainsi éliminer le besoin de dupliquer les émetteurs dans un système de communication cellulaire. La Figure 1 est un schéma d'un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA; la Figure 2 est un schéma d'un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA dans lequel l'émetteur de la cellule centrale est tombé en panne; la Figure 3 est un synoptique d'un système de communication cellulaire; la Figure 4 est un schéma illustrant deux stratégies de puissance d'émetteur dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA; la Figure 5 est un schéma d'un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA dans lequel l'émetteur de la cellule centrale est tombé en panne; la Figure 6 est un schéma d'un système de communication cellulaire;; la Figure 7 est un synoptique d'un procédé pour assurer des services de communication sur un intervalle sans couverture; la Figure 8 est un synoptique d'un autre procédé pour assurer des services de communication sur un intervalle sans couverture; la Figure 9 est un synoptique d'un autre procédé pour assurer des services de communication sur un intervalle sans couverture; et la Figure 10 est un schéma d'un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA dans lequel l'émetteur de la cellule centrale est tombé en panne. L'invention fournit un procédé et un système pour assurer une communication sur un intervalle sans couverture dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA. Cela élimine le besoin de dupliquer les émetteurs, réduisant, à la fois, les coûts d'acquisition et les coûts de maintenance pour un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA. La Figure 3 illustre un synoptique d'un système de communication cellulaire usuel 50. Un centre d'opérations et de maintenance OMC 52 contrôle et commande tous les aspects du système de communication cellulaire usuel 50. Le centre d'opérations et de maintenance OMC 52 est raccordé aux autres parties du système de communication cellulaire usuel 50 via un système de commutation et de commande (d'acheminement) 54. Le système de commutation et de commande (d'acheminement) 54 est raccordé, de même, au réseau téléphonique public commuté PSTN 56 et à une pluralité d'unités de commande de site de base BSC 58. Les unités de commande de site de base BSC 58 possèdent une unité de commande 60 et une pluralité de transcodeurs XCDR 62. Chacune des unités de commande de site de base BSC 58 est couplée à une pluralité de émetteurs/récepteurs de site de base BTS 64.L'émetteur/récepteur de site de base BTS 64 est situé, en général, au centre d'une cellule et correspond aux "X"s 12 de la Figure 1. Les émetteurs/récepteurs de site de base BTS 64 possèdent une unité de commande 68, une pluralité d'émetteurs/récepteurs (émetteurs et récepteurs) 70, un amplificateur de puissance PA 72 et une antenne 74. Le centre d'opérations et de maintenance OMC 52 contrôle en permanence les émetteurs/récepteurs de site de base BTS 64 et les émetteurs/récepteurs de site de base BTS 64 rapportent, de façon constante, une grande diversité d'informations au centre d'opérations et de maintenance OMC 52, comprenant le cas où un émetteur/récepteur (émetteur et récepteur) 70 ou un amplificateur de puissance PA 72 est tombé en panne. Il existe deux stratégies de commande des amplificateurs de puissance PA 72 dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA illustré sur la Figure 4. La première stratégie est dite la stratégie à puissance constante 90. La second stratégie est dite la stratégie de demande d'alimentation en puissance 92. La Figure illustre la puissance totale de sortie de PA 94 sur l'axe vertical. Une ligne en pointillés 96 illustre la sortie maximum de puissance de l'amplificateur de puissance PA 72. Selon la stratégie à puissance constante 90, trois composants fournissent la puissance totale utilisée par l'amplificateur de puissance PA 72. Le premier groupe de puissance 98 est utilisé par le canal de pilotage, le canal d'appel et le canal de synchronisation. Le second groupe de puissance 100 est utilisé par les canaux de trafic réel en utilisation. Le troisième groupe de puissance 102 est utilisé par les canaux de trafic fictif. L'idée derrière l'alimentation en puissance des canaux de trafic fictif est d'assurer des limites "constantes" de cellule. Selon la stratégie de demande d'alimentation en puissance 92, il n'existe pas de puissance utilisée par les canaux de trafic fictif.La Figure 5 illustre l'effet de commutation entre le mode de puissance constante illustré sur la Figure 2 et le mode de demande d'alimentation de puissance. Comme on peut le voir sur les deux Figures, l'intervalle sans couverture 22-se rétrécit mais existe encore. La Figure 6 illustre un système de communication cellulaire idéal avec les cellules hexagonales et les émetteurs usuels au centre des cellules. Une cellule 120 est illustrée sans émetteur pour indiquer que l'émetteur dans le cellule 120 est tombé en panne. Une pluralité de cellules adjacentes 122 à 132 possédant des zones de couverture adjacentes à la zone de couverture de l'émetteur en panne possèdent des émetteurs/récepteurs de site de base BTS 134 à 144. Les cellules 122 et 128 sont considérées comme étant des cellules opposées (les émetteurs/récepteurs de site de base BTS 134 et 140 sont des émetteurs/récepteurs de site de base BTS opposés). Il s'en suit que les cellules 124 et 130 sont des cellules opposées et que les cellules 132 et 126 sont des cellules opposées. A l'aide de ces définitions, on peut expliquer une solution illustrée sur la Figure 7 pour assurer des services de communication sur un intervalle sans couverture. Le processus commence au pavé 200 où on détermine à l'aide du centre d'opérations et de maintenance OMC qu'un émetteur est tombé en panne. Le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors l'ensemble des cellules adjacentes à la cellule avec l'émetteur en panne et place tous les émetteurs des cellules adjacentes dans le mode de demande d'alimentation de puissance au pavé 202. Les cellules adjacentes sont alors groupées en paires opposées au pavé 204. Un niveau d'interférence combinée pour chacune des paires opposées est déterminé et la paire opposée avec le plus faible niveau d'interférence combinée est sélectionnée au pavé 206.Le niveau d'interférence est déterminé à partir de l'indicateur d'intensité de signal de réception RSSI sur les sites de base. Le niveau d'interférence peut être choisi comme étant la moyenne des indicateurs d'intensité de signal de réception RSSI ou la variance ou une autre mesure statistique des rivets des indicateurs d'intensité de signal de réception RSSI. L'indicateur d'intensité de signal de réception RSSI est un indicateur du niveau d'interférence dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA car un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA est un système à interférences propres. A l'étape 208, la puissance vers les canaux de pilotage de la paire opposée sélectionnée d'émetteurs est augmentée de 3 dB. Le processus décrit à la Figure 7 déplace les mobiles dans l'intervalle sans couverture sur les deux cellules ayant la meilleure réception et par conséquent sur les cellules pouvant le mieux accepter plus d'utilisateurs. Ce processus peut assurer un service de communications sur l'intervalle sans couverture car seul un nombre sélectionné d'émetteurs (cellules) augmentent leur puissance de canal de pilotage. L'augmentation de la puissance de canal de pilotage augmente l'étendue de cellule. Le canal de pilotage est le canal recherché par un mobile à partir du site de base pour déterminer si le site de base est disponible pour la communication. La Figure 8 est un procédé en option pour la sélection d'une paire d'émetteurs opposés pour combler l'intervalle sans couverture. Le processus sélectionne l'émetteur adjacent avec la plus grande valeur de puissance de PA non utilisée. Si émetteur opposé présente une puissance non utilisée suffisante pour augmenter sa puissance de pilotage de 3 dB, cette paire d'émetteurs est choisie pour combler l'intervalle sans couverture. Le processus commence au pavé 220. Le processus attend au pavé 222 jusqu'à ce que l'on détermine si un émetteur est tombé en panne. Le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors toutes les cellules adjacentes à la cellule où l'émetteur et en panne au pavé 224.Le centre d'opérations et de maintenance OMC commute une quelconque des cellules adjacentes dans le mode de puissance constante sur le mode de demande d'alimentation de puissance au pavé 226. Ensuite, le centre d'opérations et de maintenance OMC sélectionne la cellule adjacente (émetteur) avec la puissance d'émetteur la moins utilisée au pavé 228. Le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors si la cellule opposée à la cellule sélectionnée possède assez de puissance pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB au pavé 230. Lorsque la cellule opposée a effectivement une puissance suffisante pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB, alors la paire sélectionnée d'émetteur augmente la puissance de ses canaux de pilotage de 3 dB au pavé 232.Lorsque la cellule opposée n'a pas de puissance suffisante pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB, le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors si toutes les cellules adjacentes ont été sélectionnées au pavé 234. Lorsque certaines cellules n'ont pas été sélectionnées au pavé 234, le centre d'opérations et de maintenance OMC sélectionne la cellule avec la plus grande puissance d'émission non utilisée suivante au pavé 236. Le traitement se poursuit alors au pavé 230. Lorsque toutes les cellules adjacentes ont été sélectionnées au pavé 234, le centre d'opérations et de maintenance OMC choisit la paire de cellules avec la plus grande combinaison de puissance non utilisée au pavé 238. Cette paire d'émetteurs sélectionnés augmente alors sa puissance sur leurs canaux de pilotage au pavé 240. Un troisième procédé en option est illustré sur la Figure 9 et comprend des parties de chacun des procédés des Figures 8 et 7. Une fois qu'un émetteur tombe en panne au pavé 260, le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine les cellules adjacentes et place les émetteurs dans un mode de demande d'alimentation de puissance au pavé 262. Ensuite, l'émetteur adjacent avec la plus grande valeur de puissance d'émetteur non utilisée est sélectionné au pavé 264. Le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors si l'émetteur opposé à l'émetteur sélectionné possède une puissance suffisante pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB au pavé 266.Lorsque l'émetteur opposé à l'émetteur sélectionné possède une puissance suffisante pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB, le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine si, à la fois, l'émetteur sélectionné et l'émetteur opposé ont des niveaux d'interférence en dessous d'un seuil prédéterminé au pavé 268. Lorsqu'à la fois, l'émetteur sélectionné et l'émetteur opposé ont des niveaux d'interférence en dessous d'un seuil prédéterminé, alors l'émetteur sélectionné et l'émetteur opposé augmentent leur puissance de canal de pilotage de 3 dB au pavé 270. Lorsque soit l'émetteur sélectionné, soit l'émetteur opposé possède un niveau d'interférence supérieur (ou égal) au seuil prédéterminé, le centre d'opérations et de maintenance OMC sélectionne alors l'émetteur alors avec la plus grande puissance d'émetteur non utilisée suivante au pavé 272. Le traitement revient alors au pavé 266. Lorsque l'émetteur opposé à l'émetteur sélectionné ne possède pas la puissance pour augmenter son canal de pilotage de 3 dB, le centre d'opérations et de maintenance OMC détermine alors si tous les émetteurs adjacents ont été sélectionnés au pavé 274. Lorsque certains des émetteurs adjacents n'ont pas été sélectionnés au pavé 274, le traitement se poursuit alors au pavé 272. Lorsque tous les émetteurs adjacents ont été sélectionnés au pavé 274, le centre d'opérations et de maintenance OMC choisit la paire d'émetteurs opposés avec la plus grande combinaison de puissance non utilisée au pavé 278. Le traitement se poursuit alors au pavé 270. La Figure 10 est une simulation du processus de la Figure 9. Comme on peut le voir sur la Figure, l'intervalle sans couverture 22 qui était évident sur les Figures 2 et 5 est couvert. L'invention fournit alors un procédé et un système pour assurer une communication sur un intervalle sans couverture dans un système de communication cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA. L'invention permet à un opérateur cellulaire de réduire, à la fois, son investissement initial de capital et les coûts de maintenance à venir en éliminant le besoin de duplication des émetteurs et des amplificateurs de puissance. Tandis que l'invention a été décrite en conjonction avec ses modes de mise en oeuvre spécifiques, il est évident que de nombreuses options, modifications et variantes seront évidentes à l'homme de l'art à la lumière de la description précédente. Par exemple, l'invention a été décrite comme utilisant des émetteurs omnidirectionnels mais pourrait être facilement modifiée pour fonctionner avec des émetteurs sur secteurs. De même, l'invention a été décrite en référence à un système cellulaire à accès multiple par division de code en séquence directe DS-CDMA mais pourrait également être appliquée à un système cellulaire à saut en fréquence ou à etalement de spectre. Ainsi, il est prévu que l'invention englobe toutes ces options, modifications et variantes comme entrant dans l'esprit et l'étendue de protection des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assurer un service de communications sur un intervalle sans couverture (22), caractérisé par les étapes suivantes a) la détermination du fait qu'un émetteur d'un site de base est tombé en panne (200, 222, 260), créant l'intervalle sans couverture (22); et b) l'augmentation d'une puissance sur un canal de pilotage dans un émetteur adjacent (208, 232, 270). 2. Procédé pour assurer un service de communications sur un intervalle sans couverture (22), caractérisé par les étapes suivantes a) la détermination d'une pluralité de sites de base possédant des zones de couverture adjacentes à l'intervalle sans couverture (224, 262); b) le placement d'un amplificateur de puissance, associé à la pluralité de sites de base, adjacent à l'intervalle sans couverture (22) dans un mode de demande d'alimentation de puissance (226, 262); c) le choix d'un site de base sélectionné à partir d'un site de la pluralité de sites de base possédant des zones de couverture adjacentes à l'intervalle sans couverture (228, 264) sur la base d'une quantité de puissance d'émetteurs non utilisée dans le site de base sélectionné; d) la détermination du fait qu'un site de base opposé possède une quantité suffisante de puissance d'émetteur non utilisée (230, 266); et e) lorsque le site de base opposé possède la quantité suffisante de puissance d'émetteur non utilisée, l'augmentation d'une puissance de canal de pilotage sur le site de base sélectionné et le site de base opposé (232, 270). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé, de plus, par les étapes suivantes f) lorsque le site de base opposé ne possède pas la quantité suffisante de puissance d'émetteur non utilisée, la sélection d'un site de base en option, à partir d'un site de la pluralité de sites de base possédant des zones de couverture adjacentes à l'intervalle sans couverture, comme site de base sélectionné (236, 272) sur la base de la quantité de puissance d'émetteur non utilisée dans le site de base en option; et g) la répétition de l'étape d). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape e) comprend une étape d'augmentation de la puissance de canal de pilotage sur le site de base sélectionné et sur le site de base opposé lorsque le site de base opposé possède la quantité suffisante de puissance d'émetteur non utilisée et qu'un niveau d'interférence ,à la fois du site de base sélectionné et du site de base opposé, est inférieur à un seuil (232, 270). 5. Système de communication cellulaire pouvant assurer un service sur un intervalle sans couverture (22) créé par une panne d'émetteur, caractérisé par - une pluralité d'émetteurs à étalement de spectre (134 à 144); et - un centre d'opérations et de gestion OMC (52) couplé à une pluralité de sites de base (64) et contrôlant la pluralité de sites de base (64) en ce qui concerne une panne d'un quelconque de la pluralité d'émetteurs à étalement de spectre (134 à 144), le centre d'opérations et de maintenance OMC (52) émettant un signal pour augmenter la puissance sur un canal de pilotage d'au moins un émetteur de la pluralité d'émetteurs à étalement de spectre (134 à 144) adjacent à un émetteur à étalement de spectre en panne. 6. Système de communication cellulaire selon la revendication 5, caractérisé, de plus, par l'émission d'un signal par le centre d'opérations et de maintenance OMC (52) pour commuter un quelconque émetteur d'une pluralité d'émetteurs adjacents à étalement de spectre (134 à 144) d'un mode de puissance constante dans un mode de demande d'alimentation de puissance. 7. Système de communication cellulaire selon la revendication 6, caractérisé, de plus, par le fait que le centre d'opérations et de maintenance OMC (52) possède un moyen pour déterminer une variance d'augmentation sur tous les émetteurs de la pluralité d'émetteurs adjacents à étalement de spectre (134 à 144). 8. Système de communication cellulaire selon la revendication 7, caractérisé, de plus, par le fait que le centre d'opérations et de maintenance OMC (52), déterminant au moins l'émetteur de la pluralité d'émetteurs à étalement de spectre, indique d'augmenter la puissance sur le canal de pilotage sur la base d'une quantité de capacité de puissance non utilisée de l'amplificateur de puissance. 9. Système de communication cellulaire selon la revendication 8, caractérisé, de plus, par le fait que le centre d'opérations et de maintenance OMC (52) sélectionne au moins l'émetteur de la pluralité d'émetteurs à étalement de spectre à partir d'une liste de la pluralité d'émetteurs adjacents à étalement de spectre possédant la variance d'augmentation augmentée d'une marge inférieure à un seuil. 10. Système de communication cellulaire pouvant assurer un service sur un intervalle sans couverture (22) créé par une panne d'un site de base, caractérisé par - un moyen pour la détermination d'un site de base en panne ayant créé l'intervalle sans couverture (22); et - un moyen pour augmenter une puissance sur un canal de pilotage dans un site de base.