Brevet FR2859347A1 — publié le 20050304

PROCEDE D'OPTIMISATION DU CONTROLE DE LA PUISSANCE D'EMISSION DANS UN RESEAU DE TELECOMMUNICATION CELLULAIRE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine des télécommunications et concerne plus spécifiquement un procédé d'optimisation du contrôle de la puissance d'émission dans un réseau de télécommunication cellulaire. L'invention concerne plus spécifiquement un procédé d'optimisation du contrôle de la puissance d'émission des signaux échangés entre un terminal mobile et une station de base dans un réseau de télécommunication cellulaire, ledit procédé comportant deux phases de traitement simultanées: - une première phase au cours de laquelle on définit une qualité de service cible, on définit un rapport signal sur interférence cible (SIRe) en fonction de ladite qualité de service cible, on mesure la qualité de service de chaque signal reçu et on incrémente (respectivement on décrémente) la valeur du rapport signal sur interférence cible (SIRe) d'un pas PAS inc (respectivement d'un pas PASdec) pour atteindre une valeur optimale du rapport signal sur interférence (SIRCO) pour laquelle ladite qualité de service cible est atteinte, - une deuxième phase au cours de laquelle on estime le rapport signal sur interférence courant (SIR) d'un signal reçu et on règle la puissance SP 22940 HM d'émission pour atteindre le rapport signal sur interférence cible optimal (SIR,o), L'invention concerne également un terminal mobile et une station de base comportant des moyens pour mesurer la qualité de service des signaux échangés dans un réseau de télécommunication cellulaire. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE La puissance d'émission d'un terminal mobile ou d'une station de base dans un réseau de télécommunication cellulaire est contrôlée systématiquement afin, d'une part, d'assurer au terminal la même qualité de service indépendamment de sa position dans le réseau, et d'autre part, d'accroître l'autonomie de la batterie tout en évitant d'augmenter inutilement le niveau d'interférence dans une cellule. Ce contrôle peut être effectué aussi bien sur la voie montante que sur la voie descendante. Dans la voie montante, la station de base (n ud B) mesure le rapport signal sur interférence courant (SIR) sur le signal reçu et transmet au terminal une commande afin que ce dernier ajuste sa puissance d'émission. Dans la voie descendante, le terminal mobile effectue des opérations similaires et transmet à la station de base la valeur du SIR qu'il mesure à son tour. Ce mécanisme de contrôle de puissance où le terminal et la station de base ajustent mutuellement leurs puissances d'émission est connu en CDMA sous le nom de contrôle de puissance en boucle fermée ou Closed-loop power control en anglais . Les commandes échangées entre la station de base et le terminal afin d'ajuster leurs puissances SP 22940 HM d'émission reposent sur un seuil de qualité établi par un contrôleur du réseau radio RNC (pour Radio Network Controller) chargé de la gestion des ressources radio dans les cellules qu'il contrôle. Le processus de contrôle de puissance décrit ci-dessus peut être représenté par deux boucles, illustrées schématiquement par la figure 1, dans lesquelles sont exécutées simultanément des mesures de qualité de service et des commandes d'adaptation de puissance. La première boucle de traitement, appelée boucle interne, effectue un traitement rapide pour ajuster la puissance du signal reçu par le terminal ou par la station de base en vue de maintenir le rapport signal sur interférence (SIR) égal à une valeur cible SIR, prédéterminée par la deuxième boucle. La deuxième boucle, appelée boucle externe, a pour fonction de définir le rapport signal sur interférence cible SIRc de façon à maintenir le taux d'erreur binaire (BER pour Bit Error Rate) ou le taux d'erreur-bloc mesuré sur les blocs de transport du signal reçu (BLER pour Block Error Rate en anglais) à une valeur cible BER, (respectivement BLERC) assurant pour la boucle interne la qualité de service au niveau requis. Comme cela est illustré par la figure 1, la boucle interne comporte un filtre adapté 2, un récepteur RAKE 4, un module 6 de calcul de rapport signal sur interférence SIR et un module 8 de génération de bits de commande (TPC, pour Transmit Power Control). SP 22940 HM La boucle externe comporte un décodeur canal 10, un module détecteur de bloc d'erreurs 12 et un module 14 de mise à jour du SIRC. Le module 6 calcule le SIR courant relatif à un signal reçu et transmet le SIR calculé au module 8 qui génère un bit 0 Si le SIR calculé est supérieur à la valeur cible SIRC, ou un bit 1 Si le SIR calculé est inférieur à SIRC. L'estimation du SIRC s'appuie sur une mesure de la qualité de la liaison en termes BER ou en termes de BLER. La valeur optimale du SIRC doit être telle que la qualité désirée dans la liaison est atteinte avec la puissance d'émission minimale de la station de base ou du terminal mobile. Si la qualité estimée est meilleure que la qualité cible, la valeur du SIRC est diminuée, et dans le cas contraire, cette valeur est augmentée. Une fois que le terminal mobile a établi une communication avec la station de base, le contrôle de puissance en boucle fermée est activé. Dans la voie montante, la station de base mesure de manière permanente la qualité du signal en termes de rapport signal sur interférence (SIR) et envoie au terminal une commande sur le canal descendant pour lui demander soit d'augmenter la puissance d'émission si le SIR mesuré est en dessous du SIRC, soit diminuer la puissance d'émission si le SIR mesuré est audessus du SIRC. Un inconvénient du procédé de l'art antérieur décrit ci-dessus provient de l'apparition d'instabilité de la valeur du SIRC lorsque l'on en règle la valeur pour faire converger la qualité de service mesurée sur un signal reçu vers la qualité de SP 22940 HM service requise, préalablement définie par la boucle externe. Cette instabilité résulte du fait que les programmes mis en uvre dans la boucle externe sont conçus pour mettre à jour le plus rapidement possible la valeur du SIRC pour obtenir un BLER (respectivement un BER) supérieur ou égal au BLERC cible (respectivement au BERc cible). La figure 2 illustre schématiquement l'évolution du SIRC lors de la phase de convergence du BLER mesuré sur un signal reçu vers une valeur cible BLERC prédéfinie. Au cours de cette phase, il apparaît que les interférences générées dans la cellule ne sont pas minimisées de façon optimale du fait que la valeur du SIRC atteinte illustrée par la courbe I est nettement supérieure à la valeur optimale. Le but de l'invention est de réduire les instabilités du SIRC en phase de convergence vers la qualité de service cible de manière à faire converger la valeur du SIRC illustré par la courbe I vers celle illustrée par la courbe II. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention préconise un procédé d'optimisation du contrôle de la puissance d'émission des signaux échangés entre un terminal mobile et une station de base dans un réseau de télécommunication cellulaire, ledit procédé comportant deux phases de traitement simultanées: - une première phase au cours de laquelle 30 on définit une qualité de service cible et un rapport signal sur interférence cible (SIRC) en fonction de SP 22940 HM ladite qualité de service cible, on mesure la qualité de service de chaque signal reçu et on incrémente (respectivement on décrémente) la valeur du rapport signal sur interférence cible (SIRe) d'un pas PAS_inc (respectivement d'un pas PAS_dec) pour atteindre une valeur optimale du (SIR,o) pour laquelle ladite qualité de service cible est atteinte, - une deuxième phase au cours de laquelle on estime le rapport signal sur interférence courant (SIR) d'un signal reçu et on régie la puissance d'émission pour atteindre le rapport signal sur interférence cible optimal (SIR,o), Selon l'invention, ladite première phase comporte les étapes suivantes: définir un seuil de convergence CONVdB de la qualité de service mesurée vers la qualité de service cible, - réduire les valeurs respectives des pas PAS inc et PAS dec lorsque ledit seuil de convergence est atteint. Préférentiellement, ladite qualité de service est mesurée par le taux d'erreurs-bloc (BLER) ou par le taux d'erreurs binaires (BER) sur les signaux échangés. Dans une mise en oeuvre particulière du procédé selon l'invention, ladite première phase comporte les étapes suivantes: - définir un taux d'erreurs cibles (BLERc) (respectivement (BER,)), SP 22940 HM - définir un rapport signal sur interférence cible (SIRe) pour assurer ladite valeur cible (BLERc) (respectivement (BER,)), mesurer le taux d'erreurs sur un signal reçu, - lorsque le seuil de convergence est atteint, diviser le pas d'incrémentation PAS inc (respectivement de décrémentation PASdec) par un coefficient KI (respectivement Kd) supérieur à 1. Le terminal mobile selon l'invention et la station de base mettant en oeuvre le procédé selon l'invention comportent chacun des moyens pour définir un seuil de convergence CONVdB de la qualité de service mesurée vers une qualité de service cible prédéfinie, et des moyens pour réduire la valeur de la qualité de service cible lorsque ledit seuil de convergence CONVdB est atteint. 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, décrite précédemment, illustre schématiquement deux boucles de contrôle de puissance de l'art antérieur, - la figure 2, décrite précédemment, représente une première courbe I illustrant le SIRE hors phase de convergence et une deuxième courbe II illustrant le SIR, en phase de convergence. SP 22940 HM - la figure 3 est un organigramme illustrant schématiquement un mode préféré de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La description qui suit concerne une mise en oeuvre du procédé dans un réseau cellulaire UMTS dans lequel un terminal mobile échange des données et/ou services avec une station de base (noeud B). La figure 3 représente un algorithme de contrôle de puissance dans la voie montante ou descendante. Lorsque le terminal transmet un signal à la station de base, cette dernière mesure (étape 20) la qualité de la liaison en termes BER ou en termes de BLER et compare cette qualité à une valeur cible BLERc. Simultanément la station de base mesure de manière permanente le rapport signal sur interférence courant (SIR) et compare la valeur mesurée à une valeur cible (SIRe) définie de telle sorte que la qualité désirée dans la liaison soit atteinte avec la puissance d'émission minimale du terminal mobile. Les spécifications techniques du groupe 3 GPP (pour Third Generation Partnerschip Group) définissent la procédure de réglage du contrôle de puissance. Ce dernier est effectué pas à pas de 1 dB, 2 dB ou 3 dB (cas de la transmission en mode compressé) pour le terminal et de 0,5 dB (optionnel) ou de 1 dB (obligatoire) pour le noeud B. Dans le procédé de contrôle de puissance classique, si la qualité mesurée est inférieure à la qualité requise pour le service échangé, la valeur SP 22940 HM cible (SIRC) est augmentée. A un instant donné, le rapport signal sur interférence cible est donné par l'expression SIRC (t+1)= SIRC (t)+ PAS inc où - SIRC (t) représente la valeur cible (SIRC) à l'instant t, et SIRC (t+1) représente la valeur cible (SIRC) à l'instant suivant. - PAS inc représente le pas d'incrémentation du SIRC. Et si la qualité mesurée est supérieure à la qualité requise pour le service échangé, la valeur cible (SIRC) est diminuée. Et à un instant donné, le rapport signal sur interférence cible est donné par l'expression SIRC (t+1)= SIRC (t) - PAS dec - PAS dec représentant le pas de décrémentation du SIRC Que ce soit dans la voie montante ou dans la voie descendante, si le SIR mesuré est en dessous du SIRC, la station de base envoie au terminal une commande TPC (pour Transmit Power Control) sur le canal descendant pour lui demander d'augmenter la puissance d'émission. Et si le SIR mesuré est au-dessus du SIRC la station de base envoie au terminal une commande TPC pour diminuer la puissance d'émission. Rappelons que dans un réseau UMTS, la valeur du signal sur interférence estimée (SIR e) est exprimée par rapport à la puissance du canal DPCCH (pour Dedicated Physical Control Channel) représentant SP 22940 HM le canal physique de contrôle dédié utilisé dans la voie montante et dans la voie descendante pour transporter l'information de contrôle générée par la couche physique. L'étape 22 consiste à comparer la différence entre le taux d'erreurs-bloc estimé (BLERe) à l'étape 20 et la valeur cible prédéterminée BLERC à un coefficient de convergence CONVdB exprimé en dB qui dépend du service échangé entre le terminal et la station de base. Le critère de convergence CONVdB définit ainsi un mode, appelé mode de convergence dans la suite de la description, dans lequel IBLERest- BLERe CONVdB. Ainsi, lorsque l'on se trouve dans le mode de convergence, c'est-à- dire lorsque IBLERest-BLERcI S CONVdB, les pas d'incrémentation PAS inc et de décrémentation PAS dec du SIR, sont divisés respectivement par un coefficient KI et Kd supérieurs à 1 (étape 24). Sinon, lesdits coefficients diviseurs sont maintenus à 1 (étape 26). A l'étape 28, la boucle externe vérifie si le rapport signal sur interférence cible SIRE en vigueur doit être augmenté ou diminué à partir de l'estimation de la qualité de service à l'étape 20. Si la qualité de service mesurée à l'étape 20 est supérieure à la qualité de service cible, illustrée par le taux BLERO, alors le SIR, est décrémenté à l'étape 30 selon l'expression suivante: SIR, (t+1)= SIR, (t)PAS dec/Kd où Ki est un coefficient supérieur à 1. SP 22940 HM Par contre, si la qualité de service mesurée à l'étape 20 est inférieure à la qualité de service cible, illustrée par le taux BLER alors le SIR, est incrémenté à l'étape 32 selon l'expression suivante. SIR, (t+1)= SIR, (t)+ PAS dec/Ki où KI est un coefficient supérieur à 1. L'invention permet ainsi de réduire la valeur moyenne du SIR, tout en garantissant la qualité de service requise. Il en résulte une réduction des interférences générées par la station de base dans la voie descendante et celles générée s par le terminal dans la voie montante. Ceci a pour conséquence une amélioration de la capacité du réseau. SP 22940 HM REVENDICATIONS 1. Procédé d'optimisation du contrôle de la puissance d'émission des signaux échangés entre un terminal mobile et une station de base dans un réseau de télécommunication cellulaire, ledit procédé comportant deux phases de traitement simultanées: - une première phase au cours de laquelle on définit une qualité de service cible, on définit un rapport signal sur interférence cible (SIRe) en fonction de ladite qualité de service cible, on mesure la qualité de service de chaque signal reçu et on incrémente (respectivement on décrémente) la valeur du rapport signal sur interférence cible (SIR0) d'un pas PAS inc (respectivement d'un pas PAS dec) pour atteindre une valeur optimale du (SIRCO) pour laquelle ladite qualité de service cible est atteinte, - une deuxième phase au cours de laquelle on estime le rapport signal sur interférence (SIR) d'un signal reçu et on règle la puissance d'émission pour atteindre le rapport signal sur interférence cible optimal (SIR,o), procédé caractérisé en ce que ladite première phase comporte les étapes suivantes: - définir un seuil de convergence CONVdB de la qualité de service mesurée vers la qualité de service cible, - réduire les valeurs respectives des pas PAS inc et PAS dec lorsque ledit seuil de convergence est atteint. SP 22940 HM 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite qualité de service est mesurée par le taux d'erreurs-bloc (BLER) ou par le taux d'erreurs binaires (BER) sur les signaux échangés. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première phase comporte les étapes suivantes. - définir un taux d'erreurs cibles (BLERc) 10 (respectivement BERC), définir un rapport signal sur interférence cible (SIRe) pour assurer ladite valeur cible (BLERd (respectivement (BER,)), - mesurer le taux d'erreurs sur un signal 15 reçu, - lorsque le seuil de convergence est atteint, diviser le pas d'incrémentation PAS inc (respectivement de décrémentation PAS_dec) par un coefficient KI (respectivement Kd) supérieur à 1. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau cellulaire est un réseau de type CDMA. 9. Terminal mobile comportant des moyens pour mesurer la qualité de service des signaux échangés avec une station de base dans un réseau de télécommunication cellulaire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre. SP 22940 HM - des moyens pour définir un seuil de convergence CONVdB de la qualité de service mesurée vers une qualité de service cible prédéfinie, des moyens pour réduire la valeur de la qualité de service cible lorsque ledit seuil de convergence CONVdB est atteint. 6. Station de base d'un réseau de télécommunication cellulaire comportant des moyens pour mesurer la qualité de service des signaux échangés avec un terminal mobile, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre. - des moyens pour définir un seuil de convergence CONVdB de la qualité de service mesurée vers une qualité de service cible prédéfinie, - des moyens pour réduire la valeur de la qualité de service cible lorsque ledit seuil de convergence CONVdB est atteint. - des moyens pour réduire les valeurs respectives des pas PAS inc et PAS_dec lorsque ledit seuil de convergence est atteint. SP 22940 HM