Brevet FR2845539A1 — publié le 20040409

PROC D DE RECHERCHE DE CELLULE DANS UN R SEAU DE T L COMMUNICATION CDMA DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la 5 recherche de cellules dans un réseau de télécommunication mobile. Plus spécifiquement, l'invention concerne un procédé d'optimisation de la recherche de cellules par un terminal mobile dans un réseau de 10 télécommunication cellulaire dans lequel chaque cellule est identifiée par un code d'étalement transmis par le réseau au terminal, ledit code d'étalement étant utilisé pour obtenir une séquence étalée de symboles regroupés dans des trames, chaque trame étant 15 subdivisée en un nombre entier de créneaux, ce procédé comporte une première étape consistant à détecter le début d'un créneau dans une succession de créneaux transmis au terminal dans une cellule donnée. Le terme créneau désigne une durée définie 20 dans les spécifications techniques du 3GPP (Third Generation Partnership Project en anglais). L'invention concerne également un terminal mobile comportant des moyens d'optimisation de la recherche de cellules dans un réseau de 25 télécommunication cellulaire. L'invention s'applique dans la procédure de recherche de cellules par un téléphone mobile bi-mode GSM/UMTS ou mono-mode UMTS afin de préparer un éventuel transfert inter-cellules soit une procédure de handover soit une procédure de resélection de cellule. SP 21453/HM ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Dans un réseau de télécommunication cellulaire utilisant une technologie d'accès basée sur la technique AMRC (Accès Multiple à Répartition de 5 Codes) désignée également par le sigle CDMA (pour Code Division Multiple Access en anglais) tel que le réseau UMTS ou cdma2000 par exemple, chaque cellule héberge une station de base qui échange avec les terminaux mobiles des données de synchronisation pour permettre à 10 ces terminaux de se synchroniser en temps avec le réseau. Dans le réseau UMTS les données de synchronisation sont transmises au cours de chaque créneau (slot en langue anglaise) mais seulement 15 pendant une fraction de la durée d'un créneau via un canal appelé SCH (pour Synchronisation Channel) comportant un nombre entier de trames, chaque trame comportant un nombre entier L de créneaux et chaque créneau comportant un symbole étalé par 256 chips. Le 20 canal SCH est subdivisé en un canal primaire de synchronisation P-SCH utilisé pour détecter le début d'un créneau et un canal secondaire S-SCH utilisé pour détecter le début d'une trame. Le canal primaire P-SCH est constitué d'un 25 code acp de taille 256 chips qui se répète à l'identique créneau par créneau et qui est le même dans toutes les cellules du réseau. Le canal secondaire S-SCH est composé également de L codes de taille 256 chips choisis parmi 30 un nombre M. Ces codes peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un motif associé à un code SP 21453/HM d'embrouillage spécifique à une cellule. Le motif ainsi constitué se répète à l'identique d'une trame à l'autre. Rappelons que les spécifications techniques 5 3GPP définissent pour le système UMTS, 64 groupes représentés chacun par un motif de 15 codes transmis sur chaque trame du canal secondaire S-SCH. Les quinze codes sont choisis parmi un ensemble de seize possibles. Par ailleurs, pour permettre aux terminaux 10 mobiles d'estimer la réponse impulsionnelle du canal physique de propagation et effectuer des mesures, le réseau transmet en permanence dans chaque cellule un canal balise appelé CPICH (pour Common Pilot Channel en anglais) composé d'une séquence prédéfinie de 10 15 symboles. Chaque symbole étant constitué de 256 chips. Il existe deux variantes du CPICH: le canal primaire P-CPICH (pour Primary CPICH) et le canal secondaire S-CPICH (pour Secondary CPICH). Le P-CPICH est diffusé en permanence sur la cellule tout entière et constitue 20 une référence pour les terminaux mobiles desservis pour effectuer des mesures destinées à évaluer la qualité de la liaison radio. Le canal S-CPICH est généralement utilisé dans des picocellules à grande densité dans lesquelles la couverture est effectuée à l'aide 25 d'antennes directive, voire "d'antennes intelligentes ". Les mesures effectuées sur le P-CPICH sont transmises au réseau qui peut, par exemple, décider de déclencher une procédure de transfert automatique 30 intercellule (handover en anglais) lorsque la puissance mesurée sur le P-CPICH dans la cellule devient faible. SP 21453/HM Ce cas peut se présenter au fur et à mesure que le terminal mobile s'éloigne du noeud qui le dessert, ou bien lorsque ce dernier diminue le niveau de puissance du P-CPICH expressément afin de décharger la cellule. Afin de basculer vers une cellule voisine offrant une meilleure qualité, le mobile doit d'abord l'identifier, ce qui revient à se synchroniser temporellement avec elle. A cet effet, le mobile met en oeuvre une procédure dite de recherche de cellules 10 (" cell search " en anglais). La norme 3GPP préconise une procédure de recherche de cellules en trois étapes décrites ciaprès. La première étape concerne la synchronisation au niveau chip et créneau et s'applique sur le canal de synchronisation primaire P-SCH qui est le même quelle que soit la cellule. Le code qui compose ce canal est connu par tous les terminaux mobiles présents dans le réseau. Pour effectuer la 20 synchronisation créneau, le terminal mobile effectue des corrélations entre le signal reçu et le code acp primaire sur la base d'une fenêtre temporelle ayant la taille d'un créneau. Chaque point de corrélation est ensuite regroupé dans un "profil de corrélation". La 25 fenêtre est ensuite décalée chip par chip sur une durée égale à la durée d'un créneau pour détecter un pic de corrélation correspondant au niveau de puissance le plus élevé. La position de ce pic dans le profil indique le décalage temporel qui existe entre l'horloge 30 interne du terminal mobile et le début d'un créneau transmis. Puisque le code dans le canal primaire P-SCH SP 21453/HM se répète à l'identique créneau par créneau, la même procédure peut s'appliquer sur plusieurs créneaux afin de réduire les effets dégradateurs du bruit et du canal de propagation. La deuxième étape de synchronisation a pour but de déterminer la position du créneau identifié dans une trame et d'estimer le groupe auquel appartient le code d'embrouillage utilisé par la cellule courante. La troisième étape consiste à déterminer le 10 code d'embrouillage utilisé dans la cellule courante parmi les codes du groupe estimé par la deuxième étape. Cette tâche est accomplie à l'aide de corrélations appliquées sur un certain nombre de créneaux du canal CPICH, nombre qui dépend des performances souhaitées. Pour effectuer la deuxième étape, une méthode connue consiste à effectuer la corrélation du signal reçu dans chaque créneau avec chacun des codes contenus dans le motif du canal secondaire S-SCH. Ceci permet d'obtenir une matrice de taille L x M qui 20 contient les résultats de chaque point de corrélation Pi,k, O iE{1,2...L} et k =...M,. Les points de corrélation Pi,k sont ensuite additionnés pour chaque motif pour créer des " variables de décision ". La variable de décision ayant la valeur la plus élevée indique le 25 groupe auquel appartient le code d'embrouillage de la cellule et en même temps, le numéro du créneau détecté lors de la première étape. Un inconvénient de cette méthode provient du fait que la séquence des 256 chips du canal SCH 30 n'est pas transmise au cours de toute la durée d'un créneau, mais uniquement pendant une fraction de la SP 21453/HM durée d'un créneau. Cela a pour effet de prolonger la durée de calcul pour obtenir la variable de décision ayant la valeur la plus élevée. Notons par ailleurs que les spécifications 5 techniques du 3GPP suggèrent implicitement d'appliquer les étapes 1, 2 et 3 pour l'identification de la cellule voisine. Or, ces trois étapes, et plus particulièrement les étapes 1 et 2 requièrent une importante capacité de calcul ce qui a pour effet de 10 réduire l'autonomie du terminal mobile. Le but de l'invention est de simplifier la procédure de recherche de cellule décrite ci-dessus. EXPOS DE L'INVENTION L'invention préconise un procédé d'optimisation de la recherche de cellules par un équipement mobile dans un réseau de télécommunication cellulaire comportant une première étape consistant à détecter le début d'un créneau dans une succession de créneaux transmis au terminal dans une cellule donnée, 20 chaque cellule du réseau étant identifiée par un code d'embrouillage spécifique combiné avec un code de canalisation pour constituer un code d'étalement de taille 38 400 chips qui s'applique à une séquence prédéfinie de dix symboles dits pilotes. Le code 25 d'étalement est transmis au terminal pour chaque cellule et ladite séquence est transmise sous forme de trames, chaque trame étant subdivisée en un nombre entier de créneaux et étant transmise en permanence au terminal mobile dans chaque cellule. SP 21453/HM Dans l'invention, il est supposé que ce code dit d'embrouillage est indiqué au terminal mobile dans une liste préalablement envoyée par le réseau. Pour détecter le début d'une trame dans une 5 cellule donnée, le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes: a) sélectionner une sousséquence Sq, partie de ladite séquence étalée, b) rechercher la sousséquence Sq 10 sélectionnée dans la succession de créneaux transmis au terminal pendant une fenêtre temporelle d'analyse référencée par rapport au début du créneau détecté et de durée égale à celle de la séquence étalée. Selon l'invention, l'étape b) consiste à 15 détecter un pic de corrélation entre la sous-séquence Sq sélectionnée et chaque créneau de la séquence prédéfinie reçue par le terminal mobile pendant la fenêtre temporelle d'analyse, ledit pic de corrélation indiquant la position, par rapport au début de créneau 20 détecté, de la sous-séquence Sq dans la séquence de symboles reçue par le terminal mobile. Dans une première variante de réalisation, le début de la fenêtre temporelle d'analyse concide avec le début du créneau détecté. Dans une deuxième variante de réalisation, le début de ladite fenêtre temporelle d'analyse est décalée d'une durée T par rapport début du créneau détecté. Dans un premier mode de réalisation, la 30 durée de la sous-séquence Sq est une fraction de celle d'un créneau. SP 21453/HM Dans un deuxième mode de réalisation, la durée de ladite sous-séquence Sq est multiple de celle d'un créneau. Le procédé selon l'invention s'applique 5 dans un réseau de télécommunication cellulaire comportant un réseau d'accès radio basée sur la technologie AMRC tel que par exemple le réseau UMTS ou le réseau cdma2000. Dans le cas du réseau UMTS, la séquence étalée de symboles représente une trame d'un 10 canal pilote CPICH de taille 38 400 chips. L'invention est mise en oeuvre par un terminal mobile bimode GSM/UMTS comportant des moyens pour rechercher une cellule dans un réseau de télécommunication cellulaire et comportant des moyens 15 pour identifier le début d'un créneau de l'une des séquences prédéfinies reçues. Ce terminal comporte en outre - des moyens pour sélectionner une sousséquence Sq, partie de ladite séquence étalée, - des moyens pour rechercher la sousséquence Sq sélectionnée dans la succession de créneaux transmis au terminal pendant une fenêtre temporelle d'analyse référencée par rapport au début du créneau détecté et de durée égale à celle de la séquence 25 étalée. Lesdits moyens pour rechercher la sousséquence Sq comportent un logiciel permettant de calculer un pic de corrélation entre la sous-séquence Sq sélectionnée et chaque créneau de la séquence 30 prédéfinie reçue par le terminal mobile pendant ladite fenêtre temporelle d'analyse, ledit pic de corrélation SP 21453/HM indiquant la position, par rapport au début de créneau détecté, de la sous-séquence Sq dans la séquence de symboles reçue par le terminal mobile. BR VE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement la 10 structure des canaux de synchronisation dans un réseau UMTS, - la figure 2 illustre schématiquement la structure du canal CPICH dans le réseau UMTS, - la figure 3 illustre schématiquement une 15 succession de créneaux reçus par le terminal dans un réseau UMTS sur laquelle sont repérés le début d'un créneau et le début d'une trame. EXPOS D TAILL DE MODES DE R ALISATION PARTICULIERS La description qui suit concerne un exemple d'application du procédé de l'invention dans un réseau UMTS. La figure 1 illustre la structure des canaux de synchronisation primaire P-SCH et secondaire 25 S-SCH transmis dans les cellules d'un réseau UMTS. Le canal P-SCH est constitué d'un code acp de 256 chips, et le canal S-SCH est composé des codes ac"k de taille égale à 256 chips o k = 0, 1...14 et i = 1...16. Les codes ac1, peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un 30 motif préétabli choisi parmi 64 possibles. Chaque motif SP 21453/HM comprend quinze codes (un par créneau) choisis parmi un ensemble de seize possibles. Le même motif se répète d'une trame à l'autre et il est spécifique à une cellule, car il est associé au code d'embrouillage qui y est utilisé. Comme cela est représenté à la figure 2, une trame du canal CPICH a une durée de 10 ms et comporte quinze créneaux de durée 0,666 ms. Chaque créneau est constitué de 2 560 chips. Lorsqu'un terminal mobile se déplace dans une cellule, il reçoit du réseau une liste de cellules à identifier. L'information contenue dans cette liste peut comporter toutes ou une partie des informations suivantes: la fréquence porteuse de chaque cellule à 15 identifier, le code d'embrouillage utilisé pour coder le canal CPICH associé à chaque cellule à identifier et le décalage entre le temps de transmission de chaque cellule à identifier et celui de la cellule courante. La figure 3 illustre schématiquement une 20 succession 2 de créneaux 4 du CPICH reçus par le terminal mobile dans une cellule. Le code d'embrouillage 10 de cette cellule est supposé faire partie des informations envoyées par le réseau au mobile. L'instant ts du début d'un créneau 25 préalablement détecté constitue une référence temporelle extérieure pour l'horloge du terminal mobile. Cet instant est schématisé par la flèche 12 dans la succession 2 de créneaux 4 reçue. Pour détecter le début de la trame du CPICH 30 reçu par le terminal mobile, le procédé selon l'invention exploite d'une part, la référence SP 21453/HM temporelle définie par l'instant ts, et d'autre part, le code d'embrouillage spécifique préalablement mémorisé dans le terminal mobile. A cet effet, une unité de traitement 5 intégrée dans le terminal mobile sélectionne une sousséquence Sq à partir de la séquence de symboles 10, puis effectue un traitement destiné à rechercher la sous-séquence Sq sélectionnée dans la succession 2 de créneaux 4. Cette recherche consiste à détecter un pic 10 de corrélation entre la sous-séquence Sq et chacun des créneaux de la succession 2 reçue par le terminal mobile. Selon une caractéristique importante de l'invention, ce calcul est effectué pendant une fenêtre 15 temporelle d'analyse dont le début concide avec l'instant ts et de durée égale à celle de la séquence de symboles 10. Le pic de corrélation ainsi détecté indique la position de la sousséquence Sq dans la succession 2 20 de créneaux 4 du CPICH. Connaissant la position de la sous-séquence Sq dans la séquence de symboles 10 mémorisée, l'unité de traitement du terminal déduit le début de la trame reçue par rapport à l'instant ts. A titre d'exemple illustratif, si la sous25 séquence Sq sélectionnée est le créneau de rang 0 référencé 16 sur la figure 3, l'unité de traitement calcule les coefficients de corrélation entre ce créneau et les créneaux successifs de la succession 2 de créneaux 4 du CPICH reçus. Cette corrélation est 30 synchronisée sur l'instant ts. Si par exemple un pic de corrélation est détecté à un instant ultérieur t' SP 21453/HM référencée 14 sur la figure 3, le début de la trame 10 se situe à l'instant t'-ts, c'est-à-dire, huit créneaux à partir de l'instant ts. De façon générale, si la sous-séquence Sq 5 est le créneau de rang k, k= 1...15, et si un pic de corrélation est détecté à l'instant t', alors le début de la trame reçue se situe à l'instant t'-ts-k créneaux à compter de l'instant ts, c'est à dire (8-k) créneaux à partir de ts. Le procédé selon l'invention permet ainsi de converger vers le début de la position de la trame en un nombre de corrélation inférieur ou égale à 15. La précision de la détection peut être améliorée en choisissant une sous-séquence Sq 15 constituée de plusieurs créneaux. SP 21453/HM REVENDICATIONS 1. Procédé d'optimisation de la recherche de cellules par un terminal mobile dans un réseau de télécommunication cellulaire dans lequel chaque cellule 5 est identifiée par un code d'étalement transmis par le réseau au terminal et permettant d'obtenir une séquence étalée (10) de symboles regroupés dans des trames, chaque trame étant subdivisée en un nombre entier de créneaux, procédé comportant une première étape 10 consistant à détecter le début d'un créneau dans une succession (2) de créneaux (4) transmis au terminal dans une cellule donnée et est caractérisé en ce que, pour détecter le début d'une trame dans ladite cellule donnée, le procédé comporte les étapes suivantes: a) sélectionner une sous-séquence Sq, partie de ladite séquence étalée (10), b) rechercher la sous-séquence Sq sélectionnée dans la succession (2) de créneaux (4) transmis au terminal pendant une fenêtre temporelle 20 d'analyse référencée par rapport au début du créneau détecté et de durée égale à celle de la séquence étalée (10). 2- Procédé selon la revendication 1, 25 caractérisé en ce que l'étape b) consiste à détecter un pic de corrélation entre la sous-séquence Sq sélectionnée et chaque créneau de la succession (2) de créneaux (4) reçus par le terminal mobile pendant ladite fenêtre temporelle d'analyse, le pic de 30 corrélation détecté indiquant la position de la sousséquence Sq dans la succession (2) de créneaux (4) SP 21453/HM 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le début de ladite fenêtre temporelle d'analyse concide avec le début du créneau détecté. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le début de ladite fenêtre temporelle d'analyse est décalée d'une durée t par 10 rapport début du créneau détecté. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée de ladite sousséquence Sq est une fraction de celle d'un créneau. 15 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la durée de ladite sousséquence Sq est multiple de celle d'un créneau. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le réseau de télécommunication cellulaire comporte un réseau d'accès radio basée sur la technologie AMRC. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réseau cellulaire est le réseau UMTS. 9. Procédé selon la revendication 7, 30 caractérisé en ce que le réseau cellulaire est le réseau cdma2000. SP 21453/HM 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la séquence prédéfinie (10) de symboles représente une trame d'un canal pilote CPICH. 11. Terminal mobile bimode GSM/UMTS comportant des moyens pour rechercher une cellule dans un réseau de télécommunication cellulaire, chaque cellule du réseau étant identifiée par un code 10 d'étalement transmis par le réseau au terminal et permettant d'obtenir une séquence étalée (10) de symboles regroupés dans des trames, chaque trame étant subdivisée en un nombre entier de créneaux, ledit terminal comportant des moyens pour identifier le début 15 d'un créneau dans une succession (2) de créneaux (4) transmis au terminal dans une cellule donnée, terminal caractérisé en ce qu'il comporte en outre - des moyens pour sélectionner une sousséquence Sq, partie de ladite séquence étalée (10), b) des moyens pour rechercher la sousséquence Sq sélectionnée dans la succession (2) de créneaux (4) transmis au terminal pendant une fenêtre temporelle d'analyse référencée par rapport au début du créneau détecté et de durée égale à celle de la 25 séquence étalée (10). 12. Terminal selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens pour rechercher la sous-séquence Sq comportent un logiciel permettant de 30 calculer un pic de corrélation entre la sous-séquence Sq sélectionnée et chaque créneau de la séquence reçue SP 21453/HM par le terminal mobile pendant ladite fenêtre temporelle d'analyse, ledit pic de corrélation indiquant la position, par rapport au début de créneau détecté, de la sous-séquence Sq dans la séquence de symboles reçue par le terminal mobile. SP 21453/HM