Brevet FR3033676A1 — publié le 20160916

Domaine technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour augmenter la capacité des systèmes de télécommunication. Elle convient particulièrement aux systèmes cellulaires de radiocommunication pour les mobiles. Etat de la technique antérieure Les progrès des composants électroniques, du multiplexage, du codage, des modulations, des antennes et du traitement du signal ont permis l'amélioration de la qualité des signaux et de l'efficacité spectrale ; L'exploitation des propriétés des signaux en propagation, la maîtrise de leurs puissances, l'allocation dynamique des canaux et des fréquences ont permis et amélioré la réutilisation des fréquences dans les réseaux cellulaires ; Les techniques d'annulation des interférences ont amélioré la couverture et la qualité de service. Toutes ces techniques et solutions ont contribué directement ou indirectement à l'augmentation spectaculaire de la capacité des ces réseaux au cours des trente dernières années. Le problème est que ces techniques et ces solutions se heurtent désormais à des limites physiques et règlementaires de telle sorte qu'il sera techniquement difficile de répondre convenablement à la demande croissante de services de télécommunications dans les vingt prochaines années. Concernant l'annulation des interférences, cela se limite ce jour à améliorer la compatibilité électromagnétique et la qualité de service de communication. Exposé de l'invention La présente invention consiste en un procédé et un dispositif qui visent à ouvrir une nouvelle voie pour augmenter la capacité de communication des réseaux de 25 télécommunication. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à exploiter le phénomène d'interférence des ondes vibratoires utilisées en télécommunication et la possibilité d'annuler les altérations subies par les informations qu'elles véhiculent, le tout pour augmenter la capacité de communication, 30 Les informations nécessaires à l'annulation des interférences selon le procédé de la présente invention peuvent être véhiculées par des ondes vibratoires adaptées au milieu de propagation autre que celui servant à propager les premières ondes citées ; Dans cette situation, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il permet de transférer tout ou partie de la capacité à véhiculer des 35 informations d'un ou plusieurs milieux de propagation d'ondes, à un ou plusieurs autres milieux de propagation, ces milieux pouvant être des fibres optiques, des 3033676 2 câbles métalliques, des guides d'ondes acoustiques ou hyperfréquences, l'air, l'eau ou le vide. Un système de télécommunication comporte d'une part un réseau d'accès qui permet de raccorder les terminaux des utilisateurs aux points d'accès au service 5 de télécommunication, et d'autre part un réseau interne qui permet de faire communiquer les composants du coeur du réseau, hors les terminaux des utilisateurs. Les points d'accès au réseau comportent des émetteurs et des récepteurs qui communiquent avec les émetteurs et récepteurs que comporte chaque terminal d'utilisateur. 10 Il convient de préciser qu'on entend ici par capacité de communication le nombre maximum de communication simultanées que peut assurer un système de communication ou le débit en information élémentaire maximum global par unité de temps qu'il peut mettre à la dispositions des usagers ou les deux à la fois. Dans un mode de mise en ouvre pour les systèmes cellulaires de 15 radiocommunication, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à: Affecter le canal de fréquence utilisée pour un lien montant (respectivement descendant), d'une communication déjà en cours dans une première cellule, au lien descendant (respectivement montant) d'une 20 nouvelle communication prise en charge par la même cellule ou une autre cellule du même motif cellulaire, Appliquer un ou plusieurs modes de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention pour minimiser voire annuler les effets des interférences ainsi produites, Réitérer l'opération autant de fois que possible et utile, notamment en affectant dynamiquement les canaux, à utiliser ou à réutiliser, de façon à obtenir le meilleur gain possible en capacité de communication. La réitération de ces opérations peut conduire à la limite où toutes les fréquences disponibles soient affectées à chaque cellule, ce qui tend à multiplier la capacité par sept dans le cas où les motifs cellulaires du ou des systèmes considérés est d'ordre sept. Dans le mode de mise en ouvre précédent, le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'il peut exploiter les interférences intra cellulaire ou les interférences inter cellulaire ou les deux à la fois. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ou plusieurs éléments parmi les suivants et qui sont destinés à équiper des systèmes existant ou à créer : 3033676 3 Un module dont la fonction est de détecter et sélectionner les canaux à réutiliser ou les libérer après réutilisation ; il est désigné dans ce qui suit par "sélectionneur" Un module dont la fonction est de mesurer les fonctions de transfert des 5 canaux des liens montants et descendants ; il est désigné dans ce qui suit par "mesureur" Un module dont la fonction est de générer les signaux nécessaires à l'annulation des interférences dans les récepteurs ; il est désigné dans ce qui suit par "générateur". 10 Un module dont la fonction est de synchroniser ces signaux et les autres éléments du dispositif en cohérence avec l'horloge de coeur de réseau ; il est désigné dans ce qui suit par "synchroniseur". Un module dont la fonction est de déterminer les paramètres pour générer les signaux à opposer aux signaux interférents à un instant donné 15 à l'aide d'un filtrage adaptatif prédictif ; il est désigné dans ce qui suit par "prédicateur", Au moins un réseau support dont la fonction est d'acheminer les commandes, les paramètres et les informations et de permettre aux modules précités et au coeur de réseau de communiquer entre eux ; Il est 20 désigné dans ce qui suit par "réseau support". Dans un mode mise en oeuvre de l'invention, le réseau support peut être différent du réseau d'accès ; Dans ce mode, le procédé selon l'invention consiste à transférer une partie de la capacité du réseau support vers le réseau d'accès. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le réseau support peut être 25 une partie ou une extension du réseau interne ; Dans ce mode, le procédé selon l'invention consiste à transférer une partie de la capacité du réseau interne vers le réseau d'accès. Le sélectionneur détermine les canaux à réutiliser. Dans une variante de réalisation du dispositif, une liste de ces canaux est établie à l'avance et gérée par 30 le coeur de réseau. Le mesureur détermine régulièrement les paramètres de la fonction de transfert de chaque canal et les communique au générateur. Dans une variante de réalisation du dispositif, ces paramètres peuvent être établis à l'avance notamment en fonction des positions géographiques des terminaux d'utilisateurs 35 et des points d'accès, et stockés dans une table. Le prédicateur est basé sur un filtrage adaptatif prédictif, ils reçoit en entrée les informations échangées dans les canaux concernés et qui sont retardés par les délais de propagation, détermine les paramètres nécessaires pour générer les 3033676 4 signaux les plus proches à un instant donné des signaux interférents et communique ces paramètres au générateur ; Dans une variante de réalisation du dispositif, on peut présenter au générateur les informations décalées dans le temps, mais néanmoins synchronisées, pour générer les signaux si le résultat de 5 l'annulation est considéré comme acceptable. Le synchroniseur synchronise les éléments du dispositif dont le générateur et le prédicateur et se synchronise avec l'horloge du système. Le générateur régénère les signaux interférents à partir des paramètres précités et des informations à destinations des terminaux et des points d'accès, et insère 10 ces signaux dans les chaines d'émission et de réception des points d'accès de façon à atténuer le plus possible voire annuler les interférences dans les récepteurs des points d'accès et des terminaux d'utilisateurs. Dans un mode préféré de la réalisation, le signal généré est ajusté en amplitude et aussi en phase par le biais de la synchronisation, puis ajouté en fréquence 15 intermédiaire de façon à ce qu'il soit en opposition de phase avec le signal interférent qu'on souhaite annuler. Dans une version de réalisation du dispositif selon l'invention, un ou plusieurs modules précités peuvent être intégrés directement dans les points d'accès au réseau. 20 Présentation des dessins Le dessin de la figure 1 illustre le dispositif selon l'invention dans le cas d'un système de radio communication cellulaire exploitant l'interférence inter cellulaire. Les flèches droites représentent des canaux radiofréquence et les flèches courbes représentent des signaux interférents. 25 Exposé détaillé d'un mode de réalisation En référence au dessin de la figure 1 un mode de réalisation exploite l'interférence inter cellules. Deux points d'accès, représentant deux cellules voisines d'un même motif d'un système de radiocommunication cellulaire, sélectionnées par le sélecteur (40) 30 sont connectées chacune à un terminal d'utilisateur en mutualisant leurs canaux, de telle sorte que le canal radiofréquence montant de la première communication réutilise le canal radiofréquence descendant dans le seconde et inversement. Un premier point d'accès (27) envoi par un réseau (9) les informations (29) 35 véhiculées par le signal interférent (23) émis par son émetteur (11) dans le canal 3033676 5 montant (21) et qui perturbe le canal descendant réutilisé (21). Le générateur (8) du second point d'accès (28) reçoit les informations (29) et les paramètres fournis par les mesureurs (31) et (15) et les prédicateurs (5) et (1), et insère le signal dans le récepteur (19) dudit second point d'accès de façon à réduire ou annuler le signale interférent. Le signal déduit par ce récepteur (19) est traité normalement. Symétriquement et simultanément, une opération identique est mise en oeuvre dans le premier point d'accès (27) pour réduire ou annuler le signal interférent (24) et déduire le signal désiré dans le récepteur (10). De cette manière, les interférences inter cellules qui affectent les deux récepteurs des deux points 10 d'accès sont réduites voire annulées. Par ailleurs, le second point d'accès (28) envoi à l'aide du réseau (9) au premier point d'accès (27) les informations (30) du signale déduit selon le processus précédent par son récepteur (19). Un générateur (4) localisé dans le premier point d'accès (27) régénère le signal à l'aide de ses informations (30) et des 15 paramètres communiqués par les mesureurs (31) et (15) et les prédicateurs (5) et (1). Cette fois, un générateur (3) génère le signal d'annulation et l' insère dans la chaine d'émission de l' émetteur (11) du premier point d'accès (27) calibré en amplitude, synchronisé et dont la phase est réglée de façon à ce qu'il soit dans le récepteur (14) du premier terminal d'utilisateur (12) en opposition de phase avec 20 le signal interférent (25) signal émis par l'émetteur (18) du second terminal (16) Le dit signal interférent (25) est ainsi réduit ou annulé dans ledit récepteur (14) qui traite normalement le signale déduit. Symétriquement, dans une opération identique dans le point d'accès (28) qui abouti à ce que son émetteur (20) émette un signal composite qui réduit ou annule le signal interférent (26) dans le 25 récepteur (17). Il convient de préciser que les informations (29) communiquées par le premier point d'accès (27) au point d'accès (28) comportent les informations échangées entre ce point d'accès et le premier terminal d'utilisateur (12). De même, les informations (30) communiquées par le second point d'accès (28) au premier (27) 30 comportent les informations échangées entre ledit second point d'accès (28) et le second terminal d'utilisateur (16). Ainsi, les générateurs (3) et (8) précités génèrent les signaux nécessaires pour réduire ou annuler les signaux interférents précités (25) et (26) et les signaux interférents précités (23) et (24) qui sont des signaux composites comportant les signaux destinés aux terminaux d'utilisateur 35 et les signaux qui s'opposent aux signaux interférents (25) et (26). Ainsi, les deux communications utilisent deux canaux de fréquences radioélectriques au lieu de quatre. La réitération de ces opérations autant de fois que possible, dans une situation ou les informations (29) et (30) comportent toutes les informations échangées dans 3033676 6 toutes les cellules du même motif et que les signaux insérés par les générateurs sont composés de telle sorte à s'opposer dans les récepteurs à tous les signaux interférents, peut conduire à la limite d'utiliser dans chaque cellule tout le spectre alloué au système. Dans cette situation, chaque cellule mutualise les canaux 5 montants et descendants de ces communications avec toutes les cellules voisines. Cela abouti à un écosystème d'interférences maîtrisées qui augmente la capacité des systèmes cellulaires de radiocommunication. Le procédé et le dispositif selon l'invention sont particulièrement destinés à 10 augmenter la capacité de communisation des systèmes de télécommunication, notamment les systèmes cellulaires de radiocommunication. REVENDICATIONS1) Procédé pour augmenter la capacité des systèmes cellulaires de radiocommunication caractérisé en ce qu'il consiste à exploiter le phénomène d'interférence des ondes vibratoires utilisées en télécommunication et la possibilité d'annuler les altérations subies par les informations qu'elles véhiculent. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les informations nécessaires à l'annulation des interférences sont véhiculées par des ondes vibratoires adaptées au milieu de propagation autre que celui servant à propager les premières ondes citées. 3) Procédé selon la revendication 2 et appliqué aux systèmes de radiocommunications cellulaires caractérisé en ce qu'il consiste à : - Affecter le canal de fréquence utilisé pour un lien montant (respectivement descendant) d'une communication déjà en cours dans une première cellule, au lien descendant (respectivement montant) d'une nouvelle communication prise en charge par la même cellule ou une autre cellule du même motif cellulaire, - Appliquer un ou plusieurs modes de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention pour minimiser voire annuler les effets des interférences ainsi produites, Réitérer l'opération autant de fois que possible et utile, notamment en affectant dynamiquement les canaux, à utiliser ou à réutiliser, de façon à obtenir le meilleur gain possible en capacité de communication. 4) Dispositif pour augmenter la capacité des systèmes cellulaires de radiocommunication permettant l'exécution des étapes du procédé selon la revendications 3 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ou plusieurs éléments parmi les suivants et qui sont destinés à équiper des systèmes existant ou à créer : - Un module dont la fonction est de détecter et sélectionner les canaux à réutiliser ou les libérer après réutilisation ; il est désigné dans ce qui suit par "sélectionneur" - Un module dont la fonction est de mesurer les fonctions de transfert des canaux des liens montants et descendants ; il est désigné dans ce qui suit par "mesureur" - Un module dont la fonction est de générer les signaux nécessaires à l'annulation des interférences dans les récepteurs ; il est désigné dans ce qui suit par "générateur". - Un module dont la fonction est de synchroniser ces signaux et les autres éléments du dispositif en cohérence avec l'horloge de coeur de réseau ; il est désigné dans ce qui suit par "synchroniseur". - Un module dont la fonction est de déterminer les paramètres pour générer les signaux à opposer aux signaux interférents à un instant donné à l'aide d'un filtrage adaptatif prédictif ; il est désigné dans ce qui suit par "prédicateur", 606091.0000L51.20£1.£5LZ 3033676 7 - Au moins un réseau support dont la fonction est d'acheminer les commandes les paramètres et les informations et de permettre aux modules précités et au coeur de réseau de communiquer entre eux ; Il est désigné dans ce qui suit par "réseau support" 5 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le réseau support est différent du réseau d'accès, 6) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que le réseau support est une partie ou une extension du réseau interne, 7) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 6 caractérisé en ce 10 qu'une liste des canaux à réutiliser est établie à l'avance et gérée par le coeur de réseau. 8) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 7 caractérisé en ce que le mesureur détermine régulièrement les paramètres de la fonction de transfert de chaque canal et les communique au générateur, 15 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce les paramètres de la fonction de transfert peuvent être établis à l'avance notamment en fonction des positions géographiques des terminaux d'utilisateurs et des points d'accès, et stockés dans une table. 10) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 9 caractérisé en ce que le 20 prédicateur est basé sur un filtrage adaptatif prédictif, il reçoit en entrée les informations échangées dans les canaux concernés et qui sont retardés par les délais de propagation, détermine les paramètres nécessaires pour générer les signaux les plus proches à un instant donné des signaux interférents et communique ces paramètres au générateur, 25 11) Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce les informations présentées au générateur sont décalées dans le temps et synchronisées pour générer les signaux, 12) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 11 caractérisé en ce que le synchroniseur synchronise les éléments du dispositif dont le générateur et le 30 prédicateur et se synchronise avec l'horloge du système, 13) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 12 caractérisé en ce que le générateur régénère les signaux interférents à partir des signaux et des informations à destinations des terminaux et des points d'accès, et insère ces signaux dans les chaines d'émission et de réception des points d'accès de façon 35 à atténuer le plus possible voire annuler les interférences dans les récepteurs des points d'accès et des terminaux d'utilisateurs. 14) Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que le signal généré est ajusté en amplitude et aussi en en phase par le biais de la synchronisation, puis ajouté en fréquence intermédiaire de façon à ce qu'il soit en opposition de 40 phase avec le signal interférent qu'on souhaite annuler. 15) Dispositif selon l'une au moins des revendications 3 à 14 caractérisé en ce que un ou plusieurs modules précités peuvent être intégrés directement dans les points d'accès au réseau.