Brevet FR2841407A1 — publié le 20031226

PROCEDE D'OPTIMISATION DE LA RECHERCHE DE CELLULES DANS UN RESEAU DE TELECOMMUNICATION MOBILE. DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine des télécommunications et concerne plus spécifiquement un procédé d'optimisation de la recherche de cellules dans un réseau de télécommunication mobile. L'invention concerne également un équipement mobile comportant des moyens d'optimisation de la recherche de cellules dans un réseau de télécommunication mobile. Plus particulièrement, l'invention trouve son application dans un réseau de télécommunication comportant une pluralité de cellules, chaque cellule hébergeant une station de base qui échange avec un équipement mobile UE des données de synchronisation via un canal SCH pour permettre auxdits équipements mobiles d'effectuer des mesures sur au moins une cellule voisine de la cellule courante de manière à récupérer un code d'embrouillage spécifique à ladite cellule voisine, les données de synchronisation comportant un nombre entier de trames, chaque trame comportant un nombre entier de créneaux, et le canal SCH étant subdivisé en un canal primaire de synchronisation utilisé pour détecter le début d'un créneau, et un canal secondaire utilisé pour détecter le début d'une trame. L'invention trouve une application dans la recherche de cellules par un téléphone mobile bi-mqde GSM/UMTS ou mono-mode UMTS afin de préparer un éventuel handover en application de la procédure dite de recherche de cellules (Cell search, en anglais). ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Afin de préparer les éventuels handovers, un équipement mobile UE en cours de communication doit identifier les cellules voisines. A cet effet, le mobile applique une procédure de recherche de cellule qui consiste à effectuer des mesures sur les cellules voisines en vue de commuter vers la cellule qui offre une qualité communication optimale. Cette procédure peut être mise en #uvre en mode veille ou en mode connecté. La figure 1 illustre schématiquement le cas où le mobile applique la procédure de recherche de cellules de façon continue, en mode veille, ou lors de l'allumage initial. Dans ce cas, la procédure est initialisée à un instant Tl et le traitement est effectué pendant une durée D correspondant à un nombre NI entier de créneaux temporels (Slots en anglais). A l'instant T2 correspondant à la fin de la durée D, l'équipement mobile dispose des informations nécessaires pour effectuer le handover. Du fait que tous les traitements sont réalisés au cours d' une même fenêtre temporelle 2 de durée relativement courte, et que les informations recueillies au cours d'une fenêtre temporelle ne sont pas réutilisées au cours de la fenêtre temporelle suivante, une éventuelle dérive de l'horloge d'échantillonnage en réception n'a aucun effet sur les performances de la synchronisation. Ces traitements sont répétés de façon identique au cours d'une fenêtre temporelle suivante de durée D2 également courte. La figure 2 illustre schématiquement le cas où le mobile applique la procédure de recherche de cellules en mode connecté de façon discontinue. Contrairement au cas précédent, l'équipement mobile exploite plusieurs fenêtres temporelles disjointes, et combine les mesures collectées dans chaque fenêtre, de façon à satisfaire un critère de performances donné dépendant notamment de l'étape de la procédure de recherche de cellules considérée. Chaque fenêtre permettant le calcul et le stockage en mémoire d'un profil, et à l'issue de chaque étape, un profil de corrélation spécifique est calculé. Dans ce cas, les informations et résultats des traitements d'une fenêtre temporelle donnée sont réutilisés dans les traitements effectués dans la fenêtre temporelle suivante. De ce fait, le temps de traitement peut être relativement long par rapport à celui du traitement en mode continu et l'effet d'une dérive ou d'un décalage de l'horloge de l'équipement mobile est plus sensible que dans la cas précédent. La figure 3 représente un exemple de profil de corrélation obtenu pour une recherche classique de cellule dans un réseau UMTS. Sur l'axe horizontal de ce profil, les instants de début d'un créneau correspondent au maximum de corrélation entre un signal reçu par l'équipement mobile avec le code primaire de synchronisation (PSCH). Les instants des maximas de corrélation des profils élémentaires obtenus dans des fenêtres temporelles différentes peuvent être différents en présence de dérive d'horloge. Un problème majeur se pose en présence d'une imprécision de l'horloge d'échantillonnage du mobile et/ou d'un décalage Doppler entre la station de base avec laquelle le mobile est en communication et celle que le mobile doit identifier peut être expliqué comme suit : si les fenêtres sont distantes de 120 ms, et si l'horloge échantillonne à une fréquence égale à (l+e)*4*3,84 MHz avec #= 0,5.10-6 au lieu de 4*3,84 MHz, les instants des maximas de corrélation de deux fenêtres successives différeront de deux pics au lieu d'un seul. Il en résulte une ambiguïté qui dégrade les performances de la synchronisation slot et peut faire échouer la synchronisation trame. En effet, du fait que les instants de synchronisation slot détectés durant des fenêtres de mesures successives sont différents, le profil de corrélation obtenu par simple sommation des profils de corrélation associés aux différentes fenêtres de mesure présentera plusieurs pics correspondants à des instants différents car les valeurs des pics associés aux différentes fenêtres de mesure ne sont pas additionnées et le contraste entre le pic de corrélation et la valeur de seuil représentant les valeurs de corrélation ne correspondant pas à un début de slot n'est pas amélioré. Par conséquent, du fait que les instants correspondants aux pics de corrélation sont différents et de valeurs statistiquement égales, la probabilité de détecter l'instant de début de slot, correspondant à celui obtenu dans la dernière fenêtre est réduite car cette détection se fait classiquement par recherche du maximum du profil moyenné. Aussi, la combinaison par simple addition des mesures relatives aux différentes fenêtres peutelle mener à un échec global de la procédure car les instants de synchronisation relatifs aux différentes fenêtres sont susceptibles d'être différents. Le but de l'invention est de s'affranchir de ce problème. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention préconise un procédé d'optimisation de la recherche de cellules dans un réseau de télécommunication mobile comportant une pluralité de cellules, chaque cellule héberge une station de base échangeant avec un équipement mobile UE des données de synchronisation via un canal SCH destinées à permettre aux équipements mobiles des abonnés d'effectuer des mesures sur au moins une cellule voisine de la cellule courante pour récupérer un code d'embrouillage spécifique à ladite cellule voisine, lesdites données de synchronisation comportant un nombre entier de trames, chaque trame comportant un nombre entier de créneaux, et ledit canal SCH étant subdivisé en un canal primaire de synchronisation constitué d'un code primaire Cp utilisé pour détecter le début d'un créneau, et un canal secondaire constitué d'un code secondaire Cst,k contenant Ns chips utilisé pour détecter le début d'une trame, Le procédé selon l'invention comporte une étape consistant à appliquer un filtrage numérique aux échantillons de mesures collectés dans une pluralité de fenêtres temporelles de manière à donner un poids prépondérant aux mesures effectuées dans les fenêtres temporelles les plus récentes. Préférentiellement, le procédé comporte les étapes suivantes : - définir un nombre entier Nf de fenêtres de mesure, - initialiser la synchronisation créneau via le canal primaire PSCH ; - pour chaque fenêtre de mesure k, et pour i=l à Ns *Nec, Ns représentant le nombre de chips contenu dans un code secondaire Csl,k, et Nec représente une fréquence de sur-échantillonnage de l'équipement mobile, déterminer un vecteur Pk représentant le profil de corrélation du signal reçu par l'équipement mobile avec le code primaire Cp, - pour k=l à Nf, calculer le vecteur moyen Pm représentant un profil de corrélation moyenne, - pour k=l à Nf appliquer un filtrage numérique destiné à donner un poids prépondérant aux mesures les plus récentes, - détecter le pic maximum du profil Pm, - identifier l'instant associé au pic maximal du profil Pm. Dans un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le filtrage numérique est linéaire et est réalisé selon l'algorithme suivant : pour i = 1 à Ns *Nec P (i) = (1-#) P (i) + # Pk (i), où # représente un coefficient de pondération compris entre 0 et 1. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le filtrage numérique est non linéaire. L'équipement mobile selon l'invention comporte des moyens pour appliquer un filtrage numérique aux échantillons de mesures collectés dans une pluralité de fenêtres temporelles de manière à donner un poids prépondérant aux mesures effectuées dans les fenêtres temporelles les plus récentes. BRÈVE 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 illustre schématiquement la procédure de recherche de cellules en mode veille ou lors de la mise en service de l'équipement mobile. - la figure 2 illustre schématiquement la procédure de recherche de cellules en mode connecté. - la figure 3 illustre schématiquement la procédure de recherche de cellules UMTS de l'art antérieur, - La figure 4 illustre schématiquement la structure des canaux de synchronisation primaire PSCH et secondaire SSCH émis par une station de base UMTS, - la figure 5 représente un tableau illustrant la relation entre les groupes de codes d'embrouillage et les motifs associés utilisés pour construire les codes qui composent le canal secondaire SSCH. - la figure 6 est un organigramme illustrant un mode préféré de mise en #uvre du procédé selon l'invention. - la figure 7 représente un exemple de profil de corrélation obtenu dans le cas où le procédé selon l'invention n'est pas appliqué, - la figure 8 représente un exemple de profil de corrélation obtenu lors d'une procédure de recherche de cellules UMTS selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La description qui suit concerne une application particulière de l'invention dans un réseau UMTS (pour Universal Mobile Télécommunication System). Rappelons que pour mettre en oeuvre la procédure de recherche de cellules dans le réseau UMTS, les équipements mobiles utilisent des canaux primaires et secondaires de synchronisation SCH pour identifier les cellules UMTS voisines ainsi qu'un canal balise appelé CPICH (pour Common Pilot Channel) pour estimer la réponse impulsionnelle du canal de propagation. Le canal de synchronisation SCH permet aux équipements mobiles de se synchroniser avec le réseau et de récupérer un code d'embrouillage spécifique à chaque cellule. Ce canal ne convoie pas d'informations des couches supérieures du réseau et n'est associé à aucun canal de transport. Le canal SCH est subdivisé en deux canaux, un canal dit primaire PSCH (pour Primary Synchronisation channel) et un canal secondaire SSCH (pour Secondary Synchronisation channel). La figure 4 illustre schématiquement la structure des canaux PSCH et SSCH émis par une station de base UMTS. Le canal PSCH est constitué d'un code primaire Cp de N chips, (généralement N=256). Un chip étant une unité d'information représentant un symbole après application de la technique d'étalement de spectre. Le code Cp se répète créneau par créneau et est identique pour toutes les cellules du réseau. Le canal PSCH est utilisé par l'équipement mobile UE pour détecter le début d'un créneau. Le canal SSCH est constitué d'un code secondaire Csl,k contenant 256 chips et où k= 0, 1...14 et iE{1,2,3,...16}. Ce canal permet à un équipement mobile UE de détecter le début d'une trame dans les canaux physiques dédiés à un équipement mobile UE spécifique et dans les canaux physiques communs non dédiés à un équipement mobile UE spécifique, ainsi que le groupe auquel appartient le code d'embrouillage dans la cellule. A la différence du canal primaire PSCH, les codes utilisés dans le canal secondaire peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un motif préétabli choisi parmi 64 possibles. Le tableau de la figure 5 illustre la relation entre les groupes de codes d'embrouillage et les motifs associés utilisés pour construire les codes qui composent le canal secondaire SSCH. Le canal CPICH (pour Common Pilot Channel) est composé d'une séquence prédéfinie de bit/symboles dits pilotes qui sont transmis en permanence sur la cellule. Le débit de ces bit/symboles est constant et égal à 30 Kbps (kilo bits par seconde), soit 15 ksps (kilo symboles par seconde). Le canal CPICH n'est associé à aucun canal de transport. La procédure de recherche de cellules UMTS comporte trois étapes. Le but de la première étape est d'estimer l'instant de début de créneau. Cela est réalisé par corrélation du signal reçu par l'équipement mobile avec le code primaire de synchronisation (PSCH). Comme la fréquence des chips émis par la station de base UMTS est 3. 84 MHz et que le mobile sur-échantillonne, en général d'un facteur Nec = 4, le mobile doit discriminer 3.84 106 * 4 * 10.10-3 /15 = 10240 hypothèses temporelles. Les corrélations effectuées avec le PSCH permettent de générer un profil à 10240 valeurs, dont la valeur maximale fournit l'instant de début de créneau cherché. La deuxième étape a pour but l'identification du groupe de codes d'embrouillage (64 hypothèses possibles) auquel appartient la sté.tion de base et de l'instant de synchronisation trame (15 hypothèses possibles). Cela est réalisé au moyen de corrélations avec le code secondaire de synchronisation (S-SCH). La troisième étape a pour but l'identification du code d'embrouillage de la station de base (8 hypothèses possibles), à l'aide de corrélations effectuées sur le canal CPICH. Les étapes précédentes sont mises en #uvre séquentiellement par l'équipement mobile UE et leur nise en #uvre suppose que l' instant de synchronisation Eourni par une étape donnée ne soit pas entaché d'une erreur due à une imprécision de l'horloge d'échantillonnage de l'équipement mobile UE ou à un décalage Doppler entre la station de base avec laquelle le mobile est en communication et celle que le mobile doit identifier. La figure 6 est un organigramme illustrant un mode préféré de réalisation de l'invention dans lequel est mis en #uvre un filtrage numérique selon l'algorithme suivant : pour i = 1 à Ns *Nec P(i) = (1- #) P(i) + # Pk(i), où # représente un coefficient de pondération compris entre 0 et 1. Nf Représente le nombre de fenêtres temporelles de mesures et Nec le nombre d'échantillons par chip. Le coefficient de pondération X est choisi de façon à donner un poids prépondérant au présent par rapport au passé, c'est-à-dire aux mesures effectuées dans les fenêtres temporelles les plus récentes. On désigne par Pm un vecteur contenant le profil de corrélation moyenné, prenant en compte les différents profils obtenus dans les différentes fenêtres. Le vecteur Pm comporte 2560*Nec valeurs. L'étape 10 consiste à initialiser le profil de corrélation de la synchronisation slot : P(i)=0 pour i= 1 à 2560*Nec L'étape 12 consiste à calculer pour k = 1 à Nf, le profil de corrélation associé à chaque fenêtre k. Cette étape fournit un vecteur Ck constitué de réels positifs, de dimension 2560*Nec. L'étape 14 consiste à mettre à jour le profil moyenné par application du filtrage numérique pour i=l à 2560*Nec: P(i)= (1- #) P(i) + # Pk(i) A l'étape 16, on vérifie si le nombre Nf de fenêtres est atteint. Si c'est le cas, l'étape 18 consiste à effectuer la détection du pic maximum de corrélation qui indiquera le début d'un slot. Si le nombre Nf de fenêtres n'est pas atteint, la procédure reprend à partir de l'étape 12. La figure 7 illustre un profil de corrélation obtenu sans filtrage. Dans ce cas la détection du maximum de corrélation fournira le premier pic, situé le plus à gauche sur la figure au lieu du troisième pic qui représente l'instant de synchronisation le plus récent et donc le plus pertinent pour le traitement en aval de la synchronisation slot. La figure 8 illustre un profil de corrélation obtenu par le procédé selon l'invention comportant l'étape de filtrage. Dans ce cas la détection du maximum de corrélation fournira le troisième pic, situé le plus à droite et correspondant à l'instant de synchronisation le plus récent. Le procédé selon l'invention s'applique aux cas suivants : - Mobile en mode GSM (GSM 900, DCS 1800 ou PCS 1900) connecté, et faisant des mesures sur les cellules UMTS FDD voisines (utilisation des trames idle de la multi-trame 26) ; - Mobile en mode UMTS FDD connecté et faisant des mesures sur les cellules UMTS FDD voisines ayant une fréquence porteuse différente de celle de la cellule communicant vers le mobile ; - Mobile en mode GPRS ou EDGE ou HSCSD connecté, et faisant des mesures sur les cellules UMTS FDD voisines ; - Mobile en mode CDMA 2000 connecté, et faisant des mesures sur les cellules UMTS FDD voisines ; L'invention s'applique également à chacune des trois premières étapes de la procédure de recherche de cellules UMTS FDD : - Etape 1 : Synchronisation temporelle au niveau slot , - Etape 2 : Synchronisation temporelle au niveau trame et identification du groupe de code d'embrouillage, - Etape 3 : Identification du code d'embrouillage. REVENDICATIONS 1. Procédé d'optimisation de la recherche de cellules dans un réseau de télécommunication mobile comportant une pluralité de cellules, chaque cellule héberge une station de base échangeant avec un équipement mobile UE des données de synchronisation via un canal SCH destinées à permettre aux équipements mobiles des abonnés d'effectuer des mesures sur au moins une cellule voisine de la cellule courante pour récupérer un code d'embrouillage spécifique à ladite cellule voisine, lesdites données de synchronisation comportant un nombre entier de trames, chaque trame comportant un nombre entier de créneaux, et ledit canal SCH étant subdivisé en un canal primaire de synchronisation constitué d'un code primaire Cp utilisé pour détecter le début d'un créneau, et un canal secondaire constitué d'un code secondaire Csl,k contenant Ns chips utilisé pour détecter le début d'une trame, procédé caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à appliquer un filtrage numérique aux échantillons de mesures collectés dans une pluralité de fenêtres temporelles de manière à donner un poids prépondérant aux mesures effectuées dans les fenêtres temporelles les plus récentes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - définir un nombre entier Nf de fenêtres de mesure, - initialiser la synchronisation créneau via le canal primaire PSCH ; - pour chaque fenêtre de mesure k, et pour i=l à Ns *Ne, Ns représentant le nombre de chips contenu dans un code secondaire CsI,k, et Nec représentant une fréquence de sur-échantillonnage de l'équipement mobile, déterminer un vecteur Pk représentant le profil de corrélation du signal reçu par l'équipement mobile avec le code primaire Cp, - pour k=l à Nf, calculer le vecteur moyen Pm représentant un profil de corrélation moyenne, - pour k=l à Nf appliquer un filtrage numérique destiné à donner un poids prépondérant aux mesures les plus récentes, - détecter le pic maximum du profil Pm, - identifier l'instant associé au pic maximal du profil Pm. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtrage numérique linéaire est réalisé selon l'algorithme : pour i = 1 à Ns *Nec P (i) = (1- #) P (i) + # Pk(i), où # représente un coefficient de pondération compris entre 0 et 1. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtrage numérique est non linéaire. 5. Equipement mobile UE comportant des moyens pour échanger des données de synchronisation avec une cellule de base d'un réseau de télécommunication via un canal SCH, destinées à permettre audit équipement mobile d'effectuer des mesures sur au moins une cellule voisine de la cellule courante pour récupérer un code d'embrouillage spécifique à ladite cellule voisine, lesdites données de synchronisation comportant un nombre entier de trames, chaque trame comportant un nombre entier de créneaux, et ledit canal SCH étant subdivisé en un canal primaire de synchronisation constitué d'un code primaire Cp utilisé pour détecter le début d'un créneau, et un canal secondaire constitué d'un code secondaire Csl,k contenant Ns chips utilisé pour détecter le début d'une trame, équipement mobile caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour appliquer un filtrage numérique aux échantillons de mesure collectés dans une pluralité de fenêtres temporelles de manière à donner un poids prépondérant aux mesures effectuées dans les fenêtres temporelles les plus récentes.