Brevet FR3020529A1 — publié le 20151030

Description Traditionnellement, l'accès et l'utilisation du spectre radio sont autorisés de deux manières: soit avec une autorisation « sous licence », soit avec une autorisation exempte de licence dite « sans 5 licence ». Une autorisation « sous licence » signifie que les droits d'utilisation sont exclusivement accordés, sur une base nationale, dans le temps, dans l'espace et pour une bande de fréquences définie. Un exemple d'utilisation sous licence est la bande de fréquences à 2 GHz pour la fourniture de services de communications mobiles de troisième génération. Une autorisation «sans licence» signifie que les appareils qui répondent à certaines conditions techniques (puissance d'émission, bande de fréquences) peuvent partager le spectre radio, être utilisés partout et à tout moment, sans garantie de qualité de service. Un exemple d'utilisation est la bande de fréquences à 2,4 GHz pour la fourniture de services d'accès Wi-Fi et Bluetooth. existe une troisième approche qui vise à autoriser un nombre limité d'usagers secondaires [SEC] à utiliser une bande de fréquences 20 [FREQ] déjà attribuée à un ou plusieurs titulaires primaires [PRI]. Ce nouveau régime d'accès partagé sous licence est appelé « Licensed Shared Access » ou « LSA ». L'accès à cette bande de fréquences [FREQ] ainsi partagée doit se faire en conformité avec les règles de partage incluses dans les licences d'utilisation accordées aux usagers secondaires [SEC] ; il s'agit notamment des conditions techniques pour garantir l'absence d'interférences radio nuisibles à l'usage du spectre radio par le ou les titulaires primaires [PRI]. Le procédé intitulé « Procédé d'identification des sources d'interférences d'un ou plusieurs usagers secondaires [SEC] à l'aide d'un ou plusieurs contrôleurs [C], d'une base de donnéeset de senseurs RF [SRF] » décrit ci-dessous vient compléter cette approche « LSA ». Ce procédé consiste à identifier les sources d'interférences radio 35 d'un ou plusieurs usagers secondaires [SEC] sur les titulaires primaires [PRI] lorsque les titulaires primaires et les usagers secondaires [SEC] partagent une même bande de fréquences [FREQ]. Les contrôleurs [C], la base de données [BdD] et les senseurs RF jouent un rôle central dans l'exécution du procédé (voir figure 1) Les émetteurs radio [E] forment un réseau ou une partie de réseau de 5 radiocommunications [R] d'un usager secondaire [SEC La base de données [BdD] est connectée par l'intermédiaire d'une interface de communication bidirectionnelle aux titulaires primaires [PRI] à l'aide d'une interface homme-machine [IHM1]. Chaque contrôleur [C] est connecté par l'intermédiaire d'une 10 interface de communication bidirectionnelle à un usager secondaire [SEC] à l'aide d'une interface homme-machine [IHM2]. Chaque contrôleur [C] est connecté, d'une part à une base de données [BdD] par l'intermédiaire d'une interface de communication bidirectionnelle [Cl], et d'autre part au réseau de radiocommunication [R] de son usager secondaire [SEC] par l'intermédiaire d'une interface de communication bidirectionnelle [C2]. Les senseurs RF [SRF] sont connectés par une interface de communication bidirectionnelle [C3] à la base de données [BdD] La base de données [BdD] gère une zone géographique [Z1] qui peut être équivalente à un département, une région ou un pays. Le procédé d'identification des sources d'interférences d'un ou plusieurs usagers secondaires [SEC] à l'aide d'un ou plusieurs contrôleurs [C], d'une base de données [BdD] et de senseurs RF est caractérisé par les étapes suivantes : Etape 1 : configuration des informations de protections Xl) Soit une base de données [BdD] contenant les informations ou critères de protection des titulaires primaires [PRI] opérant dans la bande de fréquences à partager [FREQ]; il s'agit ici des champs electromagnétiques (X1) à ne pas dépasser exprimés en dBpV/m/MHz résultant de l'émission de l'ensemble des émetteurs radio [E] et des antennes associées [A] des usagers secondaires [SEC] dans la bande de fréquences à partager [FREQ]; ces champs electromagnétiques (X1) sont définis à une hauteur hors sol de référence [H] exprimée en mètres à l'intérieur d'un périmètre de protection [D1] en kilomètres et ce pour chaque site à protéger [S] identifié par sa latitude et sa longitude ; les critères de protection sont associés à des intervalles de temps (I) où les critères sont à respectés ; les informations de protection ci-dessus sont définis par le titulaire primaire [PRI] du ou des sites à protéger [S]. Etape 2 : récupération des mesures de champs électromagnétiques par la base de données) Des senseurs RF [SRF] géoréférencés qui mesurent un champ électromagnétique ((2) exprimés en dBpV/m/MHz sont déployés à l'intérieur du périmètre de protection [Dl] des sites à protéger [S] ; les mesures de champs électromagnétiques (X2) sont horodatées, géoréférencés et envoyées périodiquement à la base de données [BdD] Etape 3 : affectation d'une zone géographique propre Z2 pour chaque contrôleur) Chaque contrôleur [C] se voit désigner, par configuration, une zone géographique [Z2] telle que [Z2] est un sous-ensemble propre de [Z1] et pour laquelle il contrôle l'accès d'un usager secondaire [SEC] à la bande de fréquences à partager [FREQ] ; Etape 4 : apprentissage par le contrôleur de la topologie du réseau de l'usager secondaire) Chaque contrôleur [C] enregistre la topologie du réseau de radiocommunication [R] de son usager secondaire en collectant, par l'intermédiaire de l'interface de communication bidirectionnelle [C2], les informations de déploiement des emetteurs radio [E] et de leurs antennes associées [A]; il s'agit notamment des puissances isotropes rayonnées équivalentes exprimées en dBm, des fréquences centrales d'émission exprimées en MHz, des largeurs des canaux d'émission exprimées en MHz, et pour chaque antenne la position géographique, la hauteur hors-sol, la polarisation, l'azimut, le secteur, l'inclinaison, les diagrammes de rayonnement vertical et horizontal et une information si l'antenne est à l'intérieur ou à l'extérieur d'un bâtiment ; à chaque fois qu'un contrôleur enregistre une nouvelle antenne [A], un identifiant lui est associé; il s'agit d'un identifiant unique (UID) par base de données [BdD]; l'identifiant unique (UID) est composé de l'identifiant du contrôleur (CID) + le code postal de la commune ou est située l'antenne (ZIPCODE) + l'identifiant de l'antenne alloué par le contrôleur; cet identifiant unique (UID) sera communiqué aux titulaires primaires [PRI] en tant qu'identifiant de la source d'interférences et ce sans révéler des détails confidentiels du réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] tels que les puissances d'émission (PIRE) ou les inclinaisons d'antenne ; chaque contrôleur maintient une table de correspondance entre les identifiants uniques des antennes (UID) et les paramètres réels collectés depuis le réseau [R] de l'usager secondaire cette table en retour permettra à l'usager secondaire [SEC] d'identifier et de localiser à partir de l'identifiant unique (UID) l'antenne dans son réseau [R]. Etape 6 : construction de la cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio) Chaque contrôleur [C] combine la topologie du réseau [R] de son usager secondaire [et d'autres informations telles que la densité géoréférencée de la population, le modèle numérique de terrain 012710, le modèle numérique d'environnement (MNE), les unités administratives géo-référencées du territoire et crée à l'aide d'algorithmes dédiés une cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio (mit) ; il s'agit d'une cartographie dynamique et temps-réel car elle change au fil des modifications des informations d'entrée décrites ci-dessus ; cette cartographie dynamique et temps-réel contient 4 dimensions qui sont la latitude, la longitude, la fréquence et le temps (voir figure 2) ; les 2 dimensions latitude et longitude représentent sur un plan horizontal les zones géographiques [Z1] et/ou [Z2] ; la dimension fréquence [FREQ] est représentée sur le plan vertical par la superposition des plans horizontaux [Z1] et/ou [Z2] ; la dimension temps [TPS] est représentée par la variation des 3 premières dimensions dans le temps ; chaque contrôleur calcule en temps-réel en chaque point de sa zone géographique [Z2], pour la bande de fréquences à partager [FREQ] le niveau de champs électromagnétiques cumulé théorique (X3) émis par l'ensemble des antennes [A] du réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] ; le contrôleur maintient aussi la liste des antennes [A] du réseau R] de l'usager secondaire [SEC] qui contribue de manière significative au champs électromagnétiques cumulé théorique (X3) ainsi calculé en chaque point et pour chaque bande de fréquences en partage [FREQ] ; l'ensemble des champs électromagnétiques cumulés théoriques (X3) référencés dans les 4 dimensions (latitude, longitude, fréquence, temps) constitue la cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio OMM ; la cartographie dynamique locale de l'environnement radio REM) peut être visualisée sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un Système d'Information Géographique (.M.;) appartenant au contrôleur [C] par son usager secondaire [SEC] et par l'intermédiaire de l'interface [IHM2]. Etape 7 : retransmission de chaque cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio à la base de données) Chaque contrôleur retransmet sa cartographie dynamique locale de l'environnement radio (REM) à la base de données chaque fois qu'elle est modifiée. Etape 8 : construction de la cartographie globale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio) La base de données [BdD] recompose à partir des différentes cartographies locales reçues des différents contrôleurs la cartographie dynamique globale de l'environnement radio (REM) correspondant à sa zone géographique Z1] et ajoute les critères de protection [Xi] définis par les titulaires primaires [PRI] ainsi que les mesures de champs électromagnétiques [X2] horodatées des senseurs RF [SRF]; les zones géographiques [Z2] se chevauchent en partie entre elles pour garantir une continuité lors de la recomposition des cartographies locales en une cartographie globale ; la cartographie dynamique globale de l'environnement radio (REM) peut être visualisée sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un Système d'Information Géographique SIG) appartenant à la base de données [BdD] par les titulaires primaires PRI] et par l'intermédiaire de l'interface [111141]. Etape 9 : identification des sources d'interférences radio) La base de données [BdD] vérifie en temps réel que les critères de protection (X1) dans les intervalles de temps (I) comme définis dans l'étape 1 ne sont pas dépassés en comparant ces critères avec les mesures de champs électromagnétiques (X2) des senseurs RF [SRF] ; si les critères de protection (X1) sont dépassés, c.à.d. si les critères de protection (X1) sont inférieurs aux mesures de champs électromagnétiques (X2), il sera alors possible de rapprocher les mesures de champs électromagnétiques (X2) avec les champs electromagnétiques théoriques (X3) préalablement calculés et de retrouver la liste des identifiants uniques (UID) des sources qui sont à l'origine de ces interférences; la base de données BdD] génère un rapport d'interférences au titulaire primaire PRI] victime d'interférences nuisibles par un ou plusieurs usagers secondaires SEC]; le rapport d'anomalies donne entre autre les sources des interférences en communicant la liste des identifiants uniques UID) des sources qui sont à l'origine de ces interférences ; les critères de protection (X1), les mesures de champs electromagnétiques (X2) et la liste des identifiants uniques UID) des antennes [A] qui contribuent de manière significative aux champs électromagnétiques (x3) permettent une identification des sources d'interférences d'un ou plusieurs usagers secondaires SEC] fiable et novatrice dans la mesure ou les algorithmes de propagation radio et d'agrégation de champs électromagnétiques sur une même bande de fréquences ou en bandes adjacentes sont eux-mêmes fiables. REVENDICATIONS1. Le procédé d'indentification des sources d'interférences d'un ou plusieurs usagers secondaires [SEC] à l'aide d'un ou plusieurs 5 contrôleurs [C], d'une base de données [BdD] et de senseurs RF [SRF] est caractérisé par les étapes suivantes : Etape 1 : configuration des informations de protections X1) Soit une base de données [BdD] contenant les informations ou critères de protection des titulaires primaires [PRI] opérant dans la bande de fréquences à partager [FREQ]; il s'agit ici des champs electromagnétiques (X1) à ne pas dépasser exprimés en dBpV/m/MHz résultant de l'émission de l'ensemble des émetteurs radio [E] et des antennes associées [A] des usagers secondaires [SEC] dans la bande de fréquences à partager [FREQ]; ces champs électromagnétiques (X1) sont définis à une hauteur hors sol de référence [H] exprimée en mètres à l'intérieur d'un périmètre de protection [D1] en kilomètres et ce pour chaque site à protéger [S] identifié par sa latitude et sa longitude ; les critères de protection sont associés à des intervalles de temps (I) où les critères sont à respectés ; les informations de protection ci-dessus sont définis par le titulaire primaire [PRI] du ou des sites à protéger [S]. Etape 2 : récupération des mesures de champs électromagnétiques 2 par la base de données) Des senseurs RF [SRF] géoréférencés qui mesurent un champ électromagnétique (X2) exprimés en dBpV/m/MHZ sont 25 déployés à l'intérieur du périmètre de protection [Dl] des sites à protéger [S] ; les mesures de champs électromagnétiques (X2) sont horodatées, géoréférencés et envoyées périodiquement à la base de données [BdD] Etape 3 : affectation d'une zone géographique propre Z2 pour chaque contrôleur) Chaque contrôleur [C] se voit désigner, par configuration, une zone géographique [Z2] telle que [Z2] est un sous-ensemble propre de [Z1] et pour laquelle il contrôle l'accès d'un usager secondaire [SEC] à la bande de fréquences à partager [FREQ] ; (Etape 4 : apprentissage par le contrôleur de la topologie du réseau de l'usager secondaire) Chaque contrôleur [C] enregistre la topologie du réseau de radiocommunication [R] de son usager secondaire [SEC] en collectant, par l'intermédiaire de l'interface de communication bidirectionnelle [C2], les informations de déploiement des émetteurs radio [E] et de leurs antennes associées [A]; il s'agit notamment des puissances isotropes rayonnées équivalentes (PIRE) exprimées en dBm, des fréquences centrales d'émission exprimées en MHz, des largeurs des canaux d'émission exprimées en MHz, et pour chaque antenne la position géographique, la hauteur hors-sol, la polarisation, l'azimut, le secteur, l'inclinaison, les diagrammes de rayonnement vertical et horizontal et une information si l'antenne est à l'intérieur ou à l'extérieur d'un bâtiment ; à chaque fois qu'un contrôleur enregistre une nouvelle antenne [A], un identifiant lui est associé; il s'agit d'un identifiant unique (UID) par base de données [BdD]; l'identifiant unique (UID) est composé de l'identifiant du contrôleur (CID) + le code postal de la commune ou est située l'antenne (ZIPCODE) + l'identifiant de l'antenne (AID) alloué par le contrôleur; cet identifiant unique (UID) sera communiqué aux titulaires primaires [PRI] en tant qu'identifiant de la source d'interférences et ce sans révéler des détails confidentiels du réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] tels que les puissances d'émission (PIRE) ou les inclinaisons d'antenne ; chaque contrôleur maintient une table de correspondance entre les identifiants uniques des antennes (UID) et les paramètres réels collectés depuis le réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] ; cette table en retour permettra à l'usager secondaire [SEC] d'identifier et de localiser à partir de l'identifiant unique (UID) l'antenne [A] dans son réseau [R].Page 9 (Etape 6 : construction de la cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio) Chaque contrôleur [C] combine la topologie du réseau [R] de son usager secondaire [SEC], et d'autres informations telles que la densité géoréférencée de la population, le modèle numérique de terrain On71\0, le modèle numérique d'environnement (MNE), les unités administratives géo-référencées du territoire et crée à l'aide d'algorithmes dédiés une cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio (REM) ; il s'agit d'une cartographie dynamique et temps-réel car elle change au fil des modifications des informations d'entrée décrites ci-dessus ; cette cartographie dynamique et temps-réel contient 4 dimensions qui sont la latitude, la longitude, la fréquence et le temps (voir figure 2) ; les 2 dimensions latitude et longitude représentent sur un plan horizontal les zones géographiques [Z1] et/ou [Z2] ; la dimension fréquence [FREQ] est représentée sur le plan vertical par la superposition des plans horizontaux [Z1] et/ou [Z2] ; la dimension temps (TPS] est représentée par la variation des 3 premières dimensions dans le temps ; chaque contrôleur calcule en temps-réel en chaque point de sa zone géographique (Z2], pour la bande de fréquences à partager [FREQ] le niveau de champs électromagnétiques cumulé théorique (X3) émis par l'ensemble des antennes [A] du réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] ; le contrôleur maintient aussi la liste des antennes [A] du réseau [R] de l'usager secondaire [SEC] qui contribue de manière significative au champs électromagnétiques cumulé théorique (X3) ainsi calculé en chaque point et pour chaque bande de fréquences en partage [FREQ] ; l'ensemble des champs électromagnétiques cumulés théoriques (X3) référencés dans les 4 dimensions (latitude, longitude, fréquence, temps) constitue la cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio (IUD) ; la cartographie dynamique locale de l'environnement radio (REM) peut être visualisée sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un Système d'Information Géographique (SIG) appartenant au contrôleur [C] par son usager secondaire [SEC] et par l'intermédiaire de l'interface (IRM2]. (Etape 7 : retransmission de chaque cartographie locale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio à la base de données) Chaque contrôleur retransmet sa cartographie dynamique locale de l'environnement radio (REM) à la base de données chaque fois qu'elle est modifiée.Page 10 (Etape 8 : construction de la cartographie globale, dynamique et temps-réel de l'environnement radio) La base de données [BdD] recompose à partir des différentes cartographies locales reçues des différents contrôleurs la cartographie dynamique globale de l'environnement radio (Iw) correspondant à sa zone géographique [Z1] et ajoute les critères de protection [Xl] définis par les titulaires primaires [PRI] ainsi que les mesures de champs électromagnétiques [X2] horodatées des senseurs RF [SRF]; les zones géographiques [Z2] se chevauchent en partie entre elles pour garantir une continuité lors de la recomposition des cartographies locales en une cartographie globale ; la cartographie dynamique globale de l'environnement radio (REM) peut être visualisée sur un écran d'ordinateur à l'aide d'un Système d'Information Géographique (SIG) appartenant à la base de données [BdD] par les titulaires primaires [PRI] et par l'intermédiaire de l'interface [TEM]. (Etape 9 : identification des sources d'interférences radio) La base de données [BdD] vérifie en temps réel que les critères de protection (X1) dans les intervalles de temps (I) comme définis dans l'étape 1 ne sont pas dépassés en comparant ces critères avec les mesures de champs électromagnétiques (X2) des senseurs RF [SRF] ; si les critères de protection (X1) sont dépassés, c.à.d. si les critères de protection (XI) sont inférieurs aux mesures de champs électromagnétiques (x2), il sera alors possible de rapprocher les mesures de champs électromagnétiques (X2) avec les champs électromagnétiques théoriques (X3) préalablement calculés et de retrouver la liste des identifiants uniques (UID) des sources qui sont à l'origine de ces interférences; la base de données [BdD] génère un rapport d'interférences au titulaire primaire [PRI] victime d'interférences nuisibles par un ou plusieurs usagers secondaires [SEC]; le rapport d'anomalies donne entre autre les sources des interférences en communicant la liste des identifiants uniques (UID) des sources qui sont à l'origine de ces interférences ; les critères de protection (XI), les mesures de champs électromagnétiques (X2) et la liste des identifiants uniques (UID) des antennes [A] qui contribuent de manière significative aux champs électromagnétiques (X3) permettent une identification des sources d'interférences d'un ou plusieurs usagers secondaires [SEC] fiable et novatrice dans la mesure ou les algorithmes de propagation radio et d'agrégation de champs électromagnétiques sur une même bande de fréquences ou en bandes adjacentes sont eux-mêmes fiables.