Brevet FR2857209A1 — publié le 20050107

PROCEDE D'OPTIMISATION DE LA RECHERCHE DE CELLULES PAR UN TERMINAL MOBILE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine de la 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 télécommunication cellulaire comportant une pluralité de cellules identifiées chacune par un code d'embrouillage, chaque code d'embrouillage faisant partie d'un groupe prédéterminé de codes identifié par un motif prédéfini, et dans lequel: a- on transmet au terminal, dans une cellule donnée du réseau, un nombre entier M de codes d'embrouillage et des données de synchronisation réparties sur des créneaux et des trames temporels comportant respectivement un code primaire de synchronisation Cp commun à toutes les cellules du réseau et une pluralité de codes secondaires C;'k formant lesdits motifs prédéfinis, b- le terminal calcule des premiers coefficients de corrélation entre un signal reçu par le terminal et le code primaire Cp dans une fenêtre temporelle ayant la taille d'un créneau pour détecter le début d'un créneau, Le terme créneau désigne une durée définie 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 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 soit une procédure de handover, soit une procédure de resélection de cellule. 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 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 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 pendant une fraction de la durée d'un créneau via un canal appelé SCH (pour Synchronisation Channel). Les données transmises sont réparties sur un nombre entier de trames comportant chacune un nombre entier L de créneaux et chaque créneau comporte un symbole étalé SP 22625 HM par 256 chips. Le 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 code acp de taille 256 chips qui se répètent 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 un nombre M. Ces codes peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un motif désignant le groupe auquel appartient un code 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 3GPP définissent pour le système UMTS, 64 groupes représentés chacun par un motif de quinze codes choisis parmi un ensemble de seize possibles et transmis sur chaque trame du canal secondaire S-SCH. Par ailleurs, pour permettre aux terminaux 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 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 SP 22625 HM et constitue une référence pour les terminaux mobiles desservis pour effectuer des mesures destinées à évaluer la qualité de la liaison radio. Le canal SCPICH est généralement utilisé dans des picocellules à grande densité dans lesquelles la couverture est effectuée à l'aide d'antennes directives, 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 intercellulaire (handover en anglais) lorsque la puissance mesurée sur le P-CPICH dans la cellule devient faible. Ce cas peut se présenter au fur et à mesure que le terminal mobile s'éloigne du n ud qui le dessert, ou bien lorsque ce dernier diminue le niveau de puissance du P-CPICH 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 et à estimer par la même occasion son code d'embrouillage. A cet effet, le mobile met en oeuvre une procédure dite de recherche de cellules ( oeil search en anglais). La norme 3GPP préconise une procédure de 25 recherche de cellules en trois étapes décrites ci-après. 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 quel que soit la cellule. Le code qui compose ce canal est connu par tous les terminaux mobiles SP 22625 HM présents dans le réseau. Pour effectuer la 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 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 interne du terminal mobile et le début d'un créneau transmis. Puisque le code dans le canal primaire P-SCH 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 caractéristique de la cellule courante. La troisième étape consiste à déterminer ce code d'embrouillage parmi les codes du groupe déterminé par la deuxième étape. Cette tâche est accomplie par des corrélations appliquées sur un nombre donné de créneaux du canal CPICH 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 SP 22625 HM contenus dans le motif du canal secondaire S-SCH. Ceci permet d'obtenir une matrice de taille L x M qui contient les résultats de chaque point de corrélation pi,k, où iE{1,2...L} et k = LE,. 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 groupe auquel appartient le code d'embrouillage de la cellule et en même temps, le numéro du créneau détecté lors de la première étape. Notons par ailleurs que les spécifications 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 réduire l'autonomie du terminal mobile. Le but de l'invention est de simplifier la procédure de recherche de cellule décrite ci-dessus. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention préconise un procédé qui permet de diminuer la complexité de la procédure de recherche de cellules effectuée par un terminal mobile opérant dans un réseau à la technologie CDMA tel que par exemple le réseau UMTS, cette recherche de cellules étant mise en uvre lorsque le terminal est allumé pour la première fois ou lors de l'identification des cellules voisines susceptibles d'être resélectionnées suivant leur qualité par rapport à celle de la cellule courante. SP 22625 HM Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes: csélectionner un nombre entier Np de pics de corrélation parmi les premiers coefficients de 5 corrélation, d- pour chaque pic de rang k, k = 1 à Np, calculer une variable de décision Pif dont la valeur maximale correspond, potentiellement, en début de slot de la cellule que l'on souhaite identifier et qui est associée au code d'embrouillage courant. e- sélectionner la valeur de décision maximale pr,s,k parmi les valeurs pi,j obtenues à l'étape précédente, f- comparer ladite valeur maximale pr, s,k 15 avec une valeur de seuil prédéterminée ps, g- annuler la valeur maximale sélectionnée si pr,s,k est inférieure au seuil prédéterminé ps; h- effectuer les étapes d à g pour les M codes d'embrouillage transmis au terminal, i- sélectionner la valeur de décision maximale pu,v,k parmi les M valeurs obtenues à l'étape précédente. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les variables de décision Pif sont calculées par des corrélations effectuées entre le signal reçu par le terminal et chacun des codes secondaires selon la méthode préconisée par les spécifications du 3GPP. Dans un deuxième mode de réalisation, les 30 variables de décision sont calculées par des corrélations entre le canal CPICH du signal reçu, SP 22625 HM associé au pic sélectionné, et le code d'embrouillage que l'on souhaite identifié. En effet, grâce à la connaissance à priori du code d'embrouillage, des corrélations sont effectuées sur le début potentiel d'un slot (pic k) en considérant que ce dernier est le premier sur la trame de quinze. Ensuite, un deuxième coefficient de corrélation est estimé en considérant que ce dernier et le deuxième et ainsi de suite jusqu'au quinzième. Le nombre de variables de décision Pif est ainsi restreint à quinze au lieu de 64 X 15 = 960. Dans une première variante de réalisation, les Np pics sélectionnés à l'étape c sont préalablement rangés par ordre décroissant. Dans une deuxième variante de réalisation, le seuil ps est une valeur fixe. Selon un deuxième mode de réalisation, le seuil ps varie en fonction du bruit affectant les coefficients de corrélation calculés à l'étape b. Le terminal mobile destiné à mettre en uvre le procédé selon l'invention reçoit du réseau des données de synchronisation réparties sur des trames et des créneaux temporels et comportant un code primaire de synchronisation Cp commun à toutes les cellules du réseau et une pluralité de codes secondaires C' k formant des motifs prédéfinis destinés à identifier le groupe auquel appartient le code d'embrouillage d'une cellule du réseau, ce terminal comporte: - des moyens pour calculer des premiers coefficients de corrélation entre un signal reçu par le terminal et le code primaire Cp dans une fenêtre SP 22625 HM temporelle ayant la taille d'un créneau pour détecter le début d'un créneau, - des moyens pour sélectionner un nombre entier Np de pics de corrélation parmi les premiers coefficients de corrélation; - des moyens pour calculer pour chaque pic de rang k, k variant de 1 à Np, d'une variable de décision pi,j dont la valeur maximale indique le groupe auquel appartient le code d'embrouillage de la cellule courante. - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale pr,s,k parmi les valeurs pi,j obtenues à l'étape précédente; - des moyens pour comparer ladite valeur 15 maximale pr,s,k avec une valeur de seuil prédéterminée Ps; - des moyens pour annuler la valeur maximale sélectionnée si pr,s,k est inférieure au seuil prédéterminée ps; - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale pr,s,k pour les M codes transmis au terminal; - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale pu,v,k parmi les valeurs M valeurs. Dans une variante de réalisation, les moyens de calcul variables effectuent des corrélations entre le signal reçu par le terminal avec chacun des codes secondaires contenus dans le motif du canal secondaire SSCH. Dans une autre variante de réalisation, les moyens de calculs de variables effectuent des SP 22625 HM 25 30 corrélations entre le canal CPICH du signal reçu associé au pic sélectionné, et le code d'embrouillage que l'on souhaite identifier. 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 représente schématiquement la 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 représente un organigramme général illustrant le procédé selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION 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 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 acs k de taille égale à 256 chips où k = 0, 1...14. Les codes ac''k peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un motif préétabli choisi parmi 64 possibles. Chaque motif est associé au code d'embrouillage d'une cellule donnée et corrélations entre le canal CPICH du signal reçu associé au pic sélectionné, et le code d'embrouillage que l'on souhaite identifier. 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 représente schématiquement la 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 représente un organigramme général illustrant le procédé selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION 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 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 acs'k de taille égale à 256 chips où k = 0, 1...14. Les codes acs k peuvent changer d'un créneau à l'autre suivant un motif préétabli choisi parmi 64 possibles. Chaque motif est associé au code d'embrouillage d'une cellule donnée et SP 22625 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. 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 2560 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 notamment les informations suivantes: la fréquence porteuse de chaque cellule à 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. Les phases principales du procédé selon l'invention vont maintenant être décrites en référence à la figure 3. La phase 1 consiste à appliquer la première étape de la procédure de recherche de cellule décrite dans la norme 3GPP sur le canal de synchronisation primaire P-SCH. Cette phase permet d'obtenir un profil de corrélation comportant un nombre entier N de pics de corrélation. La phase 2 consiste à sélectionner les Np pics les plus puissants parmi les N pics obtenus dans le profil de corrélation. Le nombre Np peut être déterminé par essais successifs. SP 22625 HM Dans une variante de réalisation, Np est égal à 60 et les pics sélectionnés sont rangés par ordre décroissant. La phase 3 consiste à effectuer les 5 procédures suivantes pour chaque pic k: appliquer l'étape 2 de la procédure de recherche de cellule décrite dans la norme 3GPP de sorte à estimer 64 x 15 = 960 variables de décision dont la valeur maximale correspond, potentiellement, au début du slot de la cellule que l'on souhaite identifier et qui est associée au code d'embrouillage courant. - sélectionner la valeur la plus élevée pr, s, k, rE{1...M}, sE{1...960} et ke{1...Np} parmi les 15 variables pi.,j,k de décision calculées. La phase 4 consiste à comparer la valeur pr,s,k, sélectionnée à l'étape précédente a un seuil prédéfini Ps. Si pr,s,k est inférieur à P5, (phase 5) la phase suivante 6 consiste à annuler pr,s,k, sinon la valeur pr,s,k est mémorisée et la phase 7 consiste à effectuer les phases 2, 3, et 4 pour chacun des M codes d'embrouillage donnés par le réseau. La phase 8 consiste à sélectionner la plus grande valeur de décision p,-,, ,k- à partir des M valeurs différentes de zéro mémorisées. La phase 10 consiste à définir le pic k correspondant à la cellule ayant le code d'embrouillage r et dont le début de trame peut être estimé avec la 30 valeur s. SP 22625 HM La phase 11 consiste à répéter les phases 3 à 9 pour les pics restants déterminés à la phase 2. SP 22625 HM REVENDICATIONS 1. Procédé d'optimisation de la recherche de cellules par un terminal mobile dans un réseau de télécommunication cellulaire comportant une pluralité de cellules identifiées chacune par un code d'embrouillage, chaque code d'embrouillage faisant partie d'un groupe prédéterminé de codes identifié par un motif prédéfini, procédé comportant les étapes suivantes. dans une cellule donnée du réseau, a- transmettre au terminal un nombre entier M de codes d'embrouillage et des données de synchronisation réparties sur des trames et des créneaux temporels et comportant un code primaire de synchronisation Cp commun à toutes les cellules du réseau et une pluralité de codes secondaires Cs'k formant lesdits motifs prédéfinis, b- calculer des premiers coefficients de corrélation entre un signal reçu par le terminal et le code primaire Cp dans une fenêtre temporelle ayant la taille d'un créneau pour détecter le début d'un créneau, procédé caractérisé en ce qu'il comporte en outre les 25 étapes suivantes: csélectionner un nombre entier Np de pics de corrélation parmi les premiers coefficients de corrélation, d- pour chaque pic de rang k, k=1 à Np, 30 calculer une variable de décision pi,j dont la valeur maximale correspond, potentiellement, au début du slot SP 22625 HM de la cellule que l'on souhaite identifier et qui est associée au code d'embrouillage courant.. e- sélectionner la valeur de décision maximale pr,s,k parmi les valeurs obtenues à l'étape 5 précédente, f- comparer ladite valeur maximale pr,s,k avec une valeur de seuil prédéterminée ps; g- annuler ladite valeur maximale sélectionnée pr,s,k si elle est inférieure au seuil 10 prédéterminé ps; h- effectuer les étapes f et g pour les M codes d'embrouillage transmis au terminal, i- sélectionner la valeur de décision maximale pu,v,k parmi les valeurs M valeurs obtenues à 15 l'étape précédente. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variables de décision Pi,] sont calculées par des corrélations effectuées entre le signal reçu par le terminal et chacun des codes secondaires. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variables de décision Pi,3 sont calculées par des corrélations entre le canal CPICH du signal reçu, associé au pic sélectionné, et le code d'embrouillage que l'on souhaite identifier. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les Np pics sélectionnés à l'étape c sont préalablement rangés par ordre décroissant. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil ps est une valeur fixe. SP 22625 HM 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil ps varie en fonction du bruit affectant les coefficients de corrélation calculés à l'étape b. 7. Terminal mobile destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans un réseau de télécommunication cellulaire mettant en oeuvre la technologie W-CDMA comportant une pluralité de cellules identifiées chacune par un code d'embrouillage, chaque code d'embrouillage faisant partie d'un groupe prédéterminé de codes identifié par un motif prédéfini, ledit terminal recevant des données de synchronisation réparties sur des trames et des créneaux temporels et comportant un code primaire de synchronisation Cp commun à toutes les cellules du réseau et une pluralité de codes secondaires C4k formant les motifs prédéfinis, terminal caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens pour calculer des premiers coefficients de corrélation entre un signal reçu par le terminal et le code primaire Cp dans une fenêtre temporelle ayant la taille d'un créneau pour détecter le début d'un créneau, - des moyens pour sélectionner un nombre 25 entier Np de pics de corrélation parmi les premiers coefficients de corrélation; - des moyens pour calculer pour chaque pic de rang k, k variant de 1 à Np, une variable de décision dont la valeur maximale correspond, potentiellement, au début du slot de la cellule que SP 22625 HM l'on souhaite identifier et qui est associée au code d'embrouillage courant. - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale pr,s,k parmi les valeurs obtenues à l'étape précédente; - des moyens pour comparer ladite valeur maximale pr,s,k avec une valeur de seuil prédéterminée Ps des moyens pour annuler ladite valeur 10 maximale sélectionnée pr,s,k si elle est inférieure au seuil prédéterminée ps; - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale Pr,s,k pour les M codes transmis au terminal; - des moyens pour sélectionner la valeur de décision maximale Pu,vk parmi les valeurs M valeurs. 8. Terminal selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul des variables effectuent des corrélations entre le signal reçu par le terminal et chacun des codes secondaires contenus dans le motif du canal secondaire S-SCH. 9. Terminal selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul des variables P1, effectuent des corrélations entre le canal CPICH du signal reçu, associé au pic sélectionné, et le code d'embrouillage que l'on souhaite identifié. SP 22625 HM