Brevet FR2988958A1 — publié le 20131004

SYSTEME DE COMMUNICATIONS PAR LIAISON LTE La présente invention concerne les communications sans-fil. Plus particulièrement, elle concerne l'accès au réseau LTE, notamment pour des usagers situés dans une région à faible densité de population (telle qu'une zone rurale). On rappelle que le LTE (initiales des mots anglais « Long Term Evolution » signifiant « Évolution sur le Long Terme ») est un ensemble de technologies de téléphonie mobile, qui sont normalisées dans leur version « avancée » (LTE Advanced) -- également appelée « quatrième génération » (4G), dans le document « Release 10 » du 3GPP (« Third Generation Partnership Project »). Par souci de brièveté, on désignera ci-dessous simplement par « LTE » toute version de ces technologies. Suite à la migration en France de la télévision analogique vers la diffusion numérique (norme DVB-T), le gouvernement français a décidé d'attribuer une partie du spectre (470-862 MHz), jusqu'alors attribuée au service de télédiffusion terrestre, aux opérateurs mobiles dans le cadre d'enchères ouvertes. Les opérateurs mobiles qui se sont portés acquéreurs de fréquences dans la bande 791-862 MHz (appelée « Dividende Numérique ») envisagent de l'utiliser pour le déploiement de réseaux LTE. Cette portion de spectre sera progressivement libérée dans toute l'Europe au fur et à mesure que les différents pays basculeront vers une diffusion numérique. Cette libération a été rendue possible grâce à l'introduction d'une norme de diffusion numérique (DVB-T) dont l'efficacité spectrale est sans commune mesure avec celle des systèmes analogiques (PAL, SECAM) utilisés jusqu'alors. Alors que la libération de cette bande n'est pas encore effective dans toute l'Europe, on parle déjà de libérer un second dividende numérique dans le haut de la bande 470790 MHz pour répondre aux besoins de spectre croissants des opérateurs mobiles pour faire face l'explosion des usages liés au haut débit mobile (point discuté lors de la Conférence Mondiale des Radiocommunications, Genève, février 2012). Mais des études récentes (cf. le rapport 148 de l'Electronic Communications Committee (ECC) intitulé « Measurements on the performance of DVB-T receivers in the presence of interference from the mobile service (especially from LTE) », CEPT, Marseille, juin 2010) réalisées par la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications) ont mis en évidence des problèmes de brouillage entre les réseaux mobiles susceptibles d'être déployés dans le Dividende Numérique (en l'occurrence, le LTE) et les récepteurs de télévision (norme DVB-T). Ces problèmes ont été confirmés dans le cadre d'expérimentations en laboratoire puis sur le terrain (par exemple à Laval au cours de l'année 2011 (cf. le rapport de I'ANFR (Agence Nationale des Fréquences) sur les expérimentations concernant la compatibilité TNT/LTE autour de 790 MHz, ANFR, décembre 2011, disponible sur le site Web www.anfr.fr). Plus précisément, l'absence d'un intervalle de garde suffisant entre la bande utilisée par les stations de base LTE (en Europe, 791 MHz-821 MHz) pour émettre à destination des stations mobiles, et le haut de la bande TV (canal 60: 782-790 MHz) se traduit notamment par une perturbation de la réception TV dès lors que le signal DVB-T reçu est inférieur au signal LTE capté par l'antenne TV. Ce problème est lié à la sélectivité insuffisante des récepteurs TV grand public, phénomène bien connu des fabricants de téléviseurs (on rappelle que la sélectivité d'un récepteur caractérise sa capacité à discriminer deux signaux radioélectriques peu espacés en fréquence). Plusieurs solutions techniques ont été envisagées pour résoudre ces problèmes de perturbations radioélectriques en bande adjacente : utilisation d'antennes TV plus directives, dépointage de l'antenne TV, suppression de l'amplificateur de réception TV situé derrière l'antenne, 2 9 8895 8 3 filtrage des signaux reçus en provenance du réseau LTE, et ainsi de suite. Plus précisément, il a été envisagé de combiner ces solutions en tenant compte de l'orientation de l'antenne TV par rapport à l'émetteur TV/DVB-T le plus proche et par rapport à la station de base LTE la plus proche. 5 Compte tenu de l'existence de ce problème, l'introduction en Europe du LTE dans la bande 791-862 MHz risque d'être difficile dans les zones géographiques où sont utilisés les canaux TV situés dans le haut de la bande UHF (canaux 58, 59 et 60 notamment). On notera que les fréquences indiquées ci-dessus correspondent au plan de fréquences 10 utilisé en Europe, mais d'autres régions dans le monde, bien qu'utilisant un plan de fréquences différent, prévoient également qu'une bande de fréquences dédiée aux communications mobiles LTE soit adjacente à une bande de fréquences dédiée aux signaux de télévision numérique. Or c'est cette bande de fréquences (située en-dessous de 1 GHz) 15 qui sera utilisée pour couvrir en LTE les zones rurales, plutôt que la seconde bande de fréquences, laquelle se situe autour de 2,6 GHz, car la première permet d'obtenir une couverture radioélectrique plus étendue que celle que l'on peut obtenir lorsque l'on utilise des fréquences situées au dessus de 1 GHz. 20 De multiples réglementations (en France et en Allemagne notamment) ont d'ailleurs imposé aux opérateurs mobiles attributaires de cette bande, des objectifs renforcés de couverture des zones rurales. A titre d'exemple, en France, les trois opérateurs titulaires d'une licence à 800 MHz (Bouygues, SFR et Orange) se sont engagés à couvrir en LTE 25 40 % de la population de la zone de déploiement prioritaire avant 2018 (cette zone prioritaire correspond à des communes difficiles à couvrir au moyen des fréquences supérieures à 1 GHz), et 90 % de la population de chaque département français avant 2025. Ce problème de couverture se pose de façon aigüe pour les résidences domestiques ne disposant pas d'accès Internet par ADSL ou le câble, et souhaitant donc accéder à Internet via le réseau LTE. La présente invention concerne donc un système de communications sans-fil comprenant : - au moins une antenne, - au moins un tuner TV relié à ladite antenne, et - un filtre passe-bande placé entre ledit tuner TV et l'antenne. Ledit système de communications sans-fil est remarquable en ce qu'il 10 comprend en outre : - un coupleur inséré entre ledit filtre passe-bande et l'antenne, et - au moins un modem LTE relié audit coupleur. Ainsi, la présente invention fournit aux usagers d'une antenne TV (installée, de préférence, sur le toit de leur maison ou de leur immeuble) 15 une connectivité sans fil au moyen du réseau LTE. Pour ce faire, l'invention tire ingénieusement parti de ce qui était, dans l'état de l'art, considéré comme un inconvénient, à savoir la proximité des bandes de fréquences LTE (en Europe, 791-862 MHz) et DVB-T (en Europe, 470-790 MHz) : en effet, l'auteur de la présente invention a réalisé que, du fait 20 même de cette proximité, une antenne est intrinsèquement adaptée aux deux bandes (LTE et TV) concernées. L'invention propose donc d'utiliser cette antenne TV, d'une part, pour la réception des signaux de télévision, et d'autre part pour l'émission et la réception des signaux issus du modem LTE 25 Les signaux reçus par l'antenne sont aiguillés séparément vers le modem LTE et vers le tuner TV au moyen d'un coupleur possédant une bonne isolation entre ces deux sorties. La protection du tuner TV est renforcée par l'ajout d'un filtre passe-bande qui a pour fonction d'éliminer les signaux issus du modem LTE et les signaux LTE reçus par l'antenne 30 TV. L'invention permet avantageusement aux opérateurs d'augmenter la couverture LTE, puisque : - l'antenne (ou les antennes) augmente(nt) la sensibilité de réception des signaux LTE en provenance d'une station de base par rapport à la réception à l'intérieur d'un bâtiment (cette augmentation étant particulièrement souhaitable, dans une maison ou un immeuble, près du sol), et - on peut aisément configurer l'antenne (ou les antennes) de manière à optimiser l'émission des signaux LTE émis par le modem vers une station de base, tout en maintenant une bonne réception TV. De plus, l'invention permet avantageusement d'éliminer tout problème de brouillage entre réception TNT et communications LTE grâce audit filtre passe-bande placé entre le coupleur et le tuner TV. On notera que les modems LTE de fabrication classique sont, 15 quant à eux, bien sélectifs en fréquence, et qu'il ne sera donc généralement pas nécessaire de placer un filtre passe-bande entre le coupleur et le modem LTE. Selon des caractéristiques particulières, ledit tuner TV, ledit filtre passe-bande, ledit coupleur et ledit modem LTE sont intégrés dans un 20 même boîtier, ledit boîtier étant pourvu d'une interface TV et d'une interface destinée à l'échange de données avec le modem LTE. Grâce à ces dispositions, la mise en oeuvre de l'invention par un usager requiert un minimum de changements par rapport à une installation domestique selon l'art antérieur. En effet, il lui suffit d'ajouter 25 ledit boîtier aux appareils (antenne TV, interface TV, ordinateur, et ainsi de suite) déjà en sa possession. Selon d'autres caractéristiques particulières, ledit filtre passe-bande, ledit coupleur et ledit modem LTE sont intégrés dans un téléviseur comprenant un tuner TV, ledit téléviseur comprenant en outre une 30 interface destinée à l'échange de données avec le modem LTE. Grâce à ces dispositions, la mise en oeuvre de l'invention par un usager est particulièrement simple. Elle suppose toutefois l'achat d'un téléviseur intégrant l'invention. Selon encore d'autres caractéristiques particulières, ledit système de communications comprend, entre ledit filtre passe-bande d'une part, et le tuner TV de chaque usager membre d'une collectivité donnée d'autre part, une station de réception TV collective suivie d'un réseau de distribution auxdits usagers ; de plus, ledit modem LTE est relié à un réseau local. Grâce à ces dispositions, on peut appliquer l'invention à une collectivité, par exemple celle formée par des usagers vivant dans un même immeuble. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous de modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures qui l'accompagnent, dans lesquelles : - la figure 1 représente un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation de l'invention. Comme indiqué succinctement ci-dessus, le système de communications sans-fil selon l'invention comprend : - au moins une antenne 1, - au moins un tuner TV 2 relié à ladite antenne 1, - un filtre passe-bande 3 placé entre ledit tuner TV 2 et l'antenne 1, - un coupleur 4 inséré entre ledit filtre passe-bande 3 et l'antenne 1, et - au moins un modem LTE 5 relié audit coupleur 4. Le filtre passe-bande 3 est conçu pour ne laisser passer vers le tuner TV 2 que les signaux dont les fréquences correspondent à la TV numérique (en Europe, 470-790 MHz). Il atténue notamment de manière efficace les signaux dont les fréquences correspondent à la bande LTE adjacente (en Europe, 791--862 MHz). Le modem LTE 5 comprend, de façon classique, un duplexeur 10 pour gérer l'émission (en Europe, fréquences 832-862 MHz) et la réception (en Europe, fréquences 791-821 MHz) de signaux via le réseau LTE. Si le système selon l'invention est installé en complément d'une antenne TV préexistante équipée d'un amplificateur d'antenne, il faudra de préférence retirer cet amplificateur pour permettre l'émission des signaux LTE On va décrire à présent, en référence à la figure 1, un premier mode de réalisation de l'invention. Selon ce premier mode de réalisation, on intègre, dans un boîtier 6, les fonctions relatives à un adaptateur TV (notamment le tuner TV 2) et celles relatives à un modem LTE 5. Le boîtier 6 comprend en outre un filtre passe-bande 3 et un coupleur 4, ainsi que : - un port USB et/ou Ethernet pour la liaison entre le modem LTE 5 et un appareil domestique (tel qu'un ordinateur), et - un port SCART/PERITEL et/ou HDMI pour la connexion à un téléviseur. La figure 2 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Selon ce deuxième mode de réalisation, on intègre un filtre passe- bande 3, un coupleur 4 et un modem LTE 5 à l'intérieur d'un téléviseur 7 comprenant un tuner TV 2. Ce téléviseur 7 comprend en outre une interface externe pour l'échange de données entre un appareil domestique (tel qu'un ordinateur) et le modem LTE 5 par l'intermédiaire d'un port USB ou d'un port Ethernet. La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention. Ce troisième mode de réalisation est une application de l'invention à l'émission/réception collective, par exemple dans un immeuble. Le modem LTE 5 est relié à un réseau local Ethernet desservant l'immeuble. L'antenne TV 1 est une antenne collective. Entre le filtre passe-bande 3 et le tuner TV 2 de chaque usager de l'immeuble, on place une station de réception TV collective 8 suivie d'un réseau 9 de distribution coaxiale aux usagers de l'immeuble.10 REVENDICATIONS1. Système de communications sans-fil comprenant : - au moins une antenne (1), - au moins un tuner TV (2) relié à ladite antenne, et - un filtre passe-bande (3) placé entre ledit tuner TV et l'antenne, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un coupleur (4) inséré entre ledit filtre passe-bande (3) et l'antenne (1), et - au moins un modem LTE (5) relié audit coupleur (4). 2. Système de communications selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tuner TV (2), ledit filtre passe-bande (3), ledit coupleur (4) et ledit modem LTE (5) sont intégrés dans un même boîtier (6), ledit boîtier (6) étant pourvu d'une interface TV et d'une interface destinée à l'échange de données avec le modem LTE (5). 3. Système de communications selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit filtre passe-bande (3), ledit coupleur (4) et ledit modem LTE (5) sont intégrés dans un téléviseur (7) comprenant un tuner TV (2), ledit téléviseur (7) comprenant en outre une interface destinée à l'échange de données avec le modem LTE (5). 4. Système de communications selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, entre ledit filtre passe-bande (3) d'une part, et le tuner TV (2) de chaque usager membre d'une collectivité donnée d'autre part, une station de réception TV collective suivie d'un réseau de distribution auxdits usagers, et en ce que ledit modem LTE (5) est relié à un réseau local.