Brevet FR2990315A1 — publié le 20131108

L'invention concerne un procédé de communication sans fil entre une unité de bande de base (ou BBU, pour « Base Band Unit » selon la terminologie anglo-saxonne) et une ou plusieurs unités de radio fréquence (ou RFU, pour « Radio Frequency Unit » selon la terminologie anglo-saxonne) au sein d'un ensemble formant une station de base (BS, pour « Base Station » selon la terminologie anglo-saxonne). Dans les nouvelles architectures de stations de base, il est désormais courant d'être en présence d'au moins deux sous-parties essentielles, appelées BBU et RFU, communiquant entre elles au travers d'une interface bidirectionnelle transportant, sous forme numérisée, d'un côté, des signaux représentatifs de porteuses émises et reçues par la(les) antenne(s) associée(s) à la station de base (BS), généralement sous forme dite «IQ», en phase et en quadrature (pour « In phase / in Quadrature » selon la terminologie anglo-saxonne), et, d'un autre côté, des informations autres ne représentant pas des porteuses. La liaison numérique entre le BBU et le RFU doit répondre aux exigences soit d'un protocole ouvert normalisé/agréé, soit d'un protocole propriétaire, soit d'une combinaison d'éléments agréés et d'éléments non totalement ouverts. Dans ces protocoles généralement mis en oeuvre, il est fait part d'une liaison complètement numérique entre la BBU et la RFU réalisée soit par une fibre optique, soit par une liaison électrique, après multiplexage temporel de l'ensemble des informations que sont : - les informations générales (contrôle, commande, 30 synchronisation et autres données ne représentant pas des informations dites « IQ ») - les informations de signaux radio (IQ), représentatives des porteuses émises et reçues par la(les) antenne(s) associée(s) à la station de base (BS). Ces protocoles sont complètement numériques et leurs 5 débits peuvent aller d'environ 600 Mbit/s à 10 GBit/s. Les trames de ces protocoles incluent typiquement: - quelques mots pour les informations générales - un plus grand nombre de mots pour les informations de signaux radio « IQ ». 10 Habituellement, pour transporter l'ensemble de ces signaux, Les informations de signaux radio « IQ » sont considérées et transportées dans leur ensemble sous forme numérique, ce qui conduit à traiter des trains/multiplex numériques à des débits de plus en plus élevés (dizaine de 15 Gbit/s), au fil des technologies d'accès radio (comme la 3G/4G, LIE (pour « Long Term Evolution » - Evolution à long terme), LIE-Advanced, Le medium support fibre optique est assez souvent utilisé; plus récemment, et de façon intéressante, le medium air a également été proposé pour la 20 mise en oeuvre de solutions complètement numériques : - soit par l'utilisation d'ondes radio, comme indiqué dans le document EP 1 534 027. Cette solution nécessite d'avoir un débit important pour pouvoir transporter la trame complète et donc l'utilisation de 25 largeur de bande importante et/ou de modulation sophistiquée ; - soit par l'utilisation d'ondes optique, comme indiqué dans le document US2003/027597 où une solution complètement numérique est également proposée pour lier le 30 module BBU à la partie radio RFU. Un but de l'invention est de fournir un procédé de transmission d'information pour le medium air permettant de réduire l'importance du débit entre la BBU et la RFU tout en assurant la transmission complète des informations radio toujours en nombre croissant. A cette fin, il est prévu, selon l'invention, un procédé de transmission d'informations par un lien sans fil entre une unité émettrice et une unité réceptrice, les informations à transmettre comportant des informations générales et des informations de signaux radio, le procédé comportant des étapes de : - différenciation des informations générales et des informations de signaux radio par l'unité émettrice à partir d'une trame de protocole numérique ; - transmission des informations générales 15 différenciées sous forme numérique, au travers d'un canal de communication numérique entre l'unité émettrice et l'unité réceptrice ; et, - transmission des informations de signaux radio différenciées sous forme de porteuses radio fréquence entre 20 l'unité émettrice et l'unité réceptrice. Avantageusement, mais facultativement, le procédé de transmission d'informations selon l'invention comporte au moins l'une des caractéristiques techniques suivantes : 25 l'étape de différentiation comporte un démultiplexage des informations générales et des informations de signaux radio, avant l'étape de transmission des informations de signaux radio différenciées, les informations de signaux 30 radio sont converties en une série de porteuses par l'unité émettrice, la transmission des informations de signaux radio différenciées sous forme des porteuses radio fréquence s'effectue en utilisant des technologies appropriées des interfaces d'accès radio, la transmission des informations générales différenciées s'effectue par une modulation numérique, - préalablement à l'étape de transmission des informations générales, les informations générales sont traitées, - lors de l'étape de différentiation, les informations non pertinentes de la trame de protocole 10 numérique sont retirées, à réception, les informations générales différenciées sont démodulées numériquement avant d'être utilisées par l'unité réceptrice, à réception, les informations de signaux radio 15 converties en une série de porteuses sont reconverties sous forme numérique, afin de reconstruire la trame de protocole numérique utilisée par l'unité réceptrice, le procédé de transmission d'informations selon l'invention comporte, en outre une étape de transmission 20 entre l'unité émettrice et l'unité réceptrice d'une information de synchronisation des informations générales et des informations de signaux radio ainsi différenciées, le procédé de transmission d'informations selon l'invention comporte, en outre, une étape de mise en zone 25 tampon des informations générales et des informations de signaux radio avant synchronisation des informations générales et des informations de signaux radio en fonction de l'information de synchronisation, - les étapes de transmissions s'effectuent sur 30 différentes bandes de fréquences, et - l'unité émettrice est une unité de bandes de base et l'unité réceptrice est au moins une unité de radio fréquence, ou inversement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront lors de la description ci-après d'un mode préféré de réalisation ainsi que d'une variante. Aux dessins annexés : la figure 1 est une vue schématique d'une structure de station de base mettant en oeuvre le procédé de transmission d'informations selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de la mise en oeuvre entre deux unités de la station de base de la figure 1 10 d'un mode de réalisation du procédé de transmission d'informations selon l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique de la mise en oeuvre entre deux unités de la station de base de la figure 1 d'une variante de réalisation du mode de réalisation du 15 procédé de transmission d'informations selon l'invention de la figure 2 ; la figure 4 est une vue schématique du procédé de transmission d'informations selon l'invention au niveau d'une unité émettrice ; et, 20 - la figure 5 est une vue schématique du procédé de transmission d'informations selon l'invention au niveau d'une unité réceptrice. Dans la suite de la description, un procédé de 25 transmission d'informations selon l'invention va être décrit en relation avec une station de base (BS) d'un système de communication par téléphonie mobile. Toutefois, le procédé de transmission d'informations selon l'invention est applicable dans tout domaine dans lequel un tel procédé de 30 transmission d'informations selon l'invention peut être mis en oeuvre. En référence à la figure 1, une station de base, ou BS, 1 comporte une (ou plusieurs) unité de bande de base, ou BBU, 2 qui est relié au coeur de réseau (CN) gérant la liaison avec le réseau public soit de téléphonie soit de 5 données. Cette BBU 2 est connectée par une liaison numérique 8 à un module de liaison BBU 5. D'autre part, la BS 1 comporte une série d'unités de radio fréquence, ou RFU, 3. Ici, la série de RFU 3 comporte deux RFU 3.Chacune des RFU 3 est connectée, d'une part, à un module de liaison RFU 6 par 10 une liaison 9, 22 qui peut être numérique 22 ou analogique 9, ou encore mixte, et, d'autre part, à une antenne 4 par une liaison de communication 10. Le module de liaison BBU communique, en outre, avec l'ensemble des modules de liaison RFU 5, ici au nombre de deux, à l'aide de liaisons sans fil 15 7. En référence aux figures 2, 4 et 5, nous allons décrire un mode de réalisation du procédé de transmission d'informations selon l'invention en relation avec la BS 1 20 qui vient d'être brièvement décrite. La BBU 2 est connectée au coeur de réseau CN de manière connue en soi et permet donc de réaliser l'interface entre la BS 1 et ledit coeur de réseau CN. La BBU 2 communique avec au moins une des RFU 3 à l'aide du module de liaison BBU 5 auquel la BBU 2 est reliée 25 par la liaison numérique 8. Par cette liaison numérique 8, sont transmises des trames de protocole numérique 80 qui comportent, chacune, une série de mots relatifs à des informations de deux types : - des mots correspondants à des informations 30 générales ; - des mots correspondants à des informations de signaux radio de type « IQ ». Le procédé de transmission d'informations selon l'invention va, dans un premier temps différencier les mots relatifs aux informations générales des mots relatifs aux informations de signaux radio IQ dans chacune des trames du protocole numérique 80. Pour cela, les informations issues de chacune des trames du protocole numérique 80 sont démultiplexées, lors d'une étape de démultiplexage 51, au sein du module de liaison BBU 5, afin de réaliser cette différenciation. Le module de liaison BBU 5 va ensuite transmettre les informations ainsi différenciées par la liaison sans fil 7 à l'aide de moyens formant antenne 50, et ce, selon deux manières différentes. Les mots relatifs aux informations générales sont transmis 52 à travers un canal de communication numérique 75 de la liaison sans fil 7, en utilisant une modulation numérique. Les informations générales regroupent des informations de commandes, de contrôles, etc_ qui ne sont 20 pas des informations de signaux radio « IQ ». Concernant les informations de signaux radio IQ, il est à noter que les signaux radio dits « IQ » représentent bien, in fine, des porteuses destinées à être émises ou bien 25 reçues par la(les) antenne(s) 4 associée(s) à la station de base 1 traitant ces signaux radio « IQ » avec les technologies appropriées requises par les interfaces d'accès radio (RAT, pour « Radio Access Technology » selon le terme anglo-saxon) qui permettent les communications entre les 30 téléphones mobiles et les antennes 4 de la BS 1. De ce fait, le procédé de transmission d'informations selon l'invention comporte une étape de conversion 53 des mots relatifs aux informations de signaux radio « IQ » en une série de porteuses de radio fréquence, de manière à ce que les informations pertinentes de signaux radio « IQ » contenus dans la trame de protocole numérique 80 soient transmises sous forme des porteuses radio fréquence 71,72,73,74 par le module de liaison BBU 5 à travers la liaison sans fil 7. Pour cela, le procédé de transmission d'informations selon l'invention se base sur les mêmes technologies d'accès radio sur la liaison sans fil 7 que celles mises en oeuvre par la ou les RFU 3 pour les porteuses et RAT concernées, émises et reçues par les antennes 4 associées aux RFU 3. Les mots relatifs aux informations de signaux radio « IQ » sont convertis en porteuses radio fréquence 71,72,73,74 en utilisant des principes connus de la personne du métier : filtrage, DUC ( pour « digital up converter » selon la terminologie anglo-saxonne pour « transposition montante numérique »), mélangeur « IQ », mélangeur, convertisseur numérique/analogique, etc_ Cette méthode de transmission des informations de 20 signaux radio « IQ » sous la forme de porteuses radio fréquence: - est transparente aux débits proposés par les RAT concernées retenues par le(s) opérateur(s) sur le(s) site(s) concerné(s) de la BS 1, dès lors que l'intégrité des 25 informations de signaux radio « IQ », «images» des porteuses et RAT concernées, émises et reçues par les antennes 4 associées aux RFU 3, est respectée de façon suffisante au regard des performances globales de la liaison sans fil 7. - est efficace, car la bande passante nécessaire pour 30 la liaison sans fil 7 est de l'ordre de la largeur des porteuses, telle que définies par le ou les RAT associées, émises et reçues par les antennes 4 associées aux RFU 3. Au final, à travers la liaison sans fil 7, pour chaque trame du protocole numérique 80, sont transmises une série de porteuses radio fréquence 71,72,73,74, d'une part, et, d'autre part, un canal de communication numérique 75. La série de porteuses radio fréquence 71,72,73,74 et la modulation numérique 75 sont ensuite reçues par le module de liaison RFU 6 à l'aide de moyens formant antenne 60. De là, au sein du module de liaison RFU 6, les étapes précédemment décrites sont réalisées de manière inverse. Le procédé de transmission d'informations selon l'invention comporte ainsi : une étape de conversion 63 de la série de porteuses radio fréquence 71,72,73,74 en un suite de mots représentant les informations de signaux radio « IQ ». De nouveau, des principes connus de la personne du métier sont utilisés : filtrage, DDC (pour « digital down converter » selon la terminologie anglo-saxonne pour « transposition descendante numérique »), mélangeur IQ, mélangeur, convertisseur analogique/numérique, etc_ une étape de démodulation 61 de la modulation numérique 75 en une suite de mots représentant les informations générales. De là, lors d'une étape de multiplexage 62, le procédé 25 de transmission d'informations selon l'invention réassemble les mots ainsi obtenus de sorte à reformer la trame du protocole numérique 220 associée. L'ensemble des trames du protocole numérique 220 ainsi reformées sont alors transmises à la RFU 3 à travers une 30 liaison numérique 22. Afin d'assurer la bonne reconstruction des trames du protocole numérique 220, des informations de synchronisation sont émises entre les deux modules de liaison BBU 5 et RFU 6 pour permettre de remettre en cohérence les informations générales et les informations de signaux radio « IQ » desdites trames de protocole numérique 220. Les protocoles numériques 80, 220 utilisés autorisent généralement des distances importantes entre la BBU et la RFU, et, par conséquent, un retard important proportionnel (par exemple 10 km de fibre optique entraine un retard de 55 ps) - Il est, au surplus, possible de stocker temporairement dans une zone tampon prévue à cet effet au sein du module de liaison RFU 6, les informations générales, ou les informations de signaux radio « IQ », pour ensuite traiter de manière cohérente toutes les informations reçues en fonction des informations de synchronisation. En variante de réalisation, les informations non pertinentes de la trame de protocole numérique 80 sont retirées afin d'éliminer toutes informations inutiles, par exemple les mots qui ne sont pas remplis ou utilisés. Ainsi seules les informations nécessaires sont effectivement transmises, réduisant d'autant le volume d'informations transmis. Le module de liaison RFU 6 et la RFU forme une tête radio déportée sans fil (« Wireless Remote Radio Head (RRH) » selon le terme anglo-saxon). Dans une variante de réalisation illustrée à la figure 3, le module de liaison RFU retransmet à la RFU les porteuses radio fréquence 71,72,73,74 via une liaison 9, pour retransmission via l'antenne 4 associé à la RFU 3. De ce fait, le procédé de transmission d'informations selon l'invention n'effectue pas l'étape de multiplexage des mots d'informations générales, ni ne convertit les porteuses radio fréquence 71,72,73,74 en mots relatifs aux informations de signaux radio « IQ » au niveau du module de 5 liaison RFU. Par conséquent, les trames de protocole numérique 220 précédemment mentionnées ne sont pas reconstruites. La RFU ne fait alors qu'adapter les porteuse radio fréquence 71,72,73,74 reçues en fonction des RAT associées pour émission par l'antenne relais 4 associée à la 10 RFU 3. Il est à noter que le fonctionnement du procédé de transmission d'informations selon l'invention vient d'être décrit pour une transmission d'informations de la BBU 2, 15 faisant office d'unité émettrice, vers au l'une des RFU 3, faisant office d'unité réceptrice. Toutefois, le procédé de transmission d'informations selon l'invention s'applique à l'identique pour une transmission d'informations depuis l'une des RFU 3, qui fait alors office d'unité émettrice, 20 vers la BBU 2, qui fait alors office d'unité réceptrice. L'utilisation du procédé de transmission d'informations selon l'invention présente les avantages suivants : 25 - de traiter, sur la liaison sans fil 7 entre la BBU 2 et la série de RFU 3 d'une BS 1, des porteuses radio fréquences en terme de largeur de bande (MHz/bande passante) plutôt qu'en terme de débits (Mbit/s) qu'impose une solution entièrement numérique, tout en profitant de l'efficacité de 30 modulation des technologies mises en oeuvre sur cette liaison sans fil 7 ; - de disposer, de façon transparente, de la même efficacité spectrale que celle établie par la RAT concerné, tout en bénéficiant des conditions plus favorables des techniques LoS/NLoS (Line of Sight/ Non-line of Sight, selon la terminologie anglo-saxonne pour champs de vision/hors champs de vision), de liaisons entre postes fixes (plutôt que mobiles), d'utilisateurs uniques (plutôt que Multiutilisateurs) - de pouvoir utiliser, par ailleurs, différentes bandes de fréquences pour transmettre les différents signaux selon des procédés décrits dans le document EP 1 895 681. D'autre part, le procédé de transmission d'informations selon l'invention s'accommode avantageusement des technologies complémentaires de diversité bien connues et des gains associés, d'efficacité, de multi-polarisation et LoS MIMO (pour « Line-Of-Sight Multiple-Input Multiple- Output » selon la terminologie anglo-saxonne pour champs de vision à multiples entrées, multiples sorties), etc_ Le procédé de transmission d'informations selon l'invention qui vient d'être décrit l'a été en relation avec une application dans la téléphonie mobile, en particulier au sein d'une station de base 1. Toutefois, le procédé de transmission d'informations selon l'invention est applicable dans tous types de réseaux radio (comme par exemple les PMR, pour « Public Mobile Radio » ou radio mobile publique, utilisés par les forces de police ou encore les pompiers) ou dans tous systèmes radio comportant des stations radio et des antennes, voire des antennes active et/ou radar, etc_ Bien entendu, il est possible d'apporter de nombreuses modifications à l'invention sans pour autant sortir du cadre 30 de celle-ci. REVENDICATIONS1. Procédé de transmission d'informations par un lien sans fil entre une unité émettrice (2,5) et une unité réceptrice (3,6), les informations à transmettre comportant des informations générales et des informations de signaux radio, le procédé comportant des étapes de : - différenciation (51) des informations générales et des informations de signaux radio par l'unité émettrice à 10 partir d'une trame de protocole numérique (80) ; - transmission des informations générales différenciées sous forme numérique, au travers d'un canal de communication numérique (75) entre l'unité émettrice et l'unité réceptrice ; et, 15 - transmission des informations de signaux radio différenciées sous forme des porteuses radio fréquence (71,72,73,74) entre l'unité émettrice et l'unité réceptrice. 2. Procédé de transmission d'informations selon la 20 revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de différentiation comporte un démultiplexage des informations générales et des informations de signaux radio. 3. Procédé de transmission d'informations selon la 25 revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que avant l'étape de transmission des informations de signaux radio différenciées, les informations de signaux radio sont converties (53) en une série de porteuses par l'unité émettrice. 30 4. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la transmission des informations de signaux radio différenciéessous forme des porteuses radio fréquence s'effectue en utilisant des technologies appropriées des interfaces d'accès radio. 5. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la transmission des informations générales différenciées s'effectue par une modulation numérique (52). 6. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, préalablement à l'étape de transmission des informations générales, les informations générales sont traitées. 7. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lors de l'étape de différentiation, les informations non pertinentes de la trame de protocole numérique sont retirées. 8. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, à réception, les informations générales différenciées sont démodulées numériquement (61) avant d'être utilisées par l'unité réceptrice. 9. Procédé de transmission d'informations selon la revendication 8, caractérisé en ce que, à réception, les informations de signaux radio converties en une série de porteuses sont reconverties (63) sous forme numérique, afin de reconstruire (62) la trame de protocole numérique utilisée par l'unité réceptrice. 10. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape de transmission entre l'unité émettrice et l'unité réceptrice d'une information de synchronisation des informations générales et des informations de signaux radio ainsi différenciées. 11. Procédé de transmission d'informations selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une étape de mise en zone tampon des informations générales et des informations de signaux radio avant synchronisation des informations générales et de s informations de signaux radio en fonction de l'information de synchronisation. 12. Procédé de transmission d'information selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les étapes de transmissions s'effectuent sur différentes bandes de fréquences. 13. Procédé de transmission d'informations selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'unité émettrice est une unité de bandes de base et l'unité réceptrice est au moins une unité de radio fréquence, ou inversement.