Brevet FR3074633A1 — publié le 20190607

Page 1 Qualification continue des mesures RF dans l'application d'un calibrage d'une cartographie d'environnement radio DESCRIPTION DE L'INVENTION 5 Description des figures La figure la represente les bases de donnees d'environnement [BdD] utilisees pour la qualification continue des mesures RF dans l'application d'un calibrage d'une cartographie d'environnement radio ou REM. La figure lb represente l'acquisition du flux en temps reel ou differe des conditions meteorologiques 10 sur la zone geographique consider& par une cartographie d'environnement radio ou REM. La figure lc represente l'auto-ajustement des criteres de qualification des mesures RF dans l'application d'un calibrage d'une cartographie d'environnement radio ou REM. La figure 2 montre la qualification des mesures RF en fonction des positions oil les mesures ont ete realisees. 15 La figure 3 montre la qualification des mesures RF en fonction des parametres radio des emetteurs des signaux RF mesures. Description de l'etat de l'art sur la carte d'environnement radio Une carte d'environnement radio ou REM (en anglais « Radio Environment Map »), representant un environnement radio dynamique, multi-dimensionnel, et temps reel, peut etre utilisee pour aider au 20 processus de prise de decision dans de nombreuses applications de telecommunication telles que la configuration, l'optimisation, la reparation de reseaux radio, la planification radio dynamique, ou encore le partage de spectre radio pour le domaine des telecommunications civil, de securite et de defense. La carte d'environnement radio ou REM peut etre concue comme une base de donnees contenant 25 l'information sur l'environnement radio, par. ex., la puissance revue d'un signal radio frequence (RF), l'affaiblissement d'un signal radio frequence (RF) lie a sa propagation dans l'environnement physique environnant, ou encore un niveau d'interference radio frequence (RF) agrege et represent& dans les dimensions spatiales, temporelles et frequentielles. L'information qui va constituer la carte de l'environnement radio est calculee pour les dimensions 30 spatiales, temporelles et frequentielles a l'aide de modeles avances de propagation RF. Ces modeles de propagation RF complexes prennent en compte une multitude de phenomenes physiques lies a la propagation des signaux RF (voir FR3020530). La carte d'environnement radio ou REM est construite a l'aide de l'information sur la topologie de deploiement des emetteurs et des recepteurs radio, a l'aide de leurs caracteristiques techniques et 35 configurations RF, a l'aide des donnees sur l'environnement environnant tel que les modeles numeriques de terrain, les modeles d'occupation des sols ou encombrement hors-sol, les modeles numeriques de bati, les modeles statiques de climat, de refractivite du sol, la permittivite de l'air, et en general, de toute dorm& qui interfere la propagation des signaux RF (voir FR3020529). Page 2 De plus la carte d'environnement radio ou REM est enrichie avec des mesures RF ponctuelles mesurees sur le terrain ; ces mesures reelles peuvent permettre de calibrer les modeles de propagation RF et ce, en continu et en temps reel (voir FR3039961). La carte d'environnement radio ou REM peut etre visualisee par exemple a l'aide d'une interface SIG (Systeme d'Information Geographique), afin de montrer l'information dans les dimensions spatiales, temporelles et frequentielles. Le concept de la carte d' environnement radio ou REM a fait l'objet depuis de nombreuses annees de travaux principalement academiques sans objectif d' industrialisation. Cependant pour etre exploitable dans un domaine industriel, tel que le domaine des 10 telecommunications civil, de securite et de defense, la carte d'environnement radio ou REM a besoin d'obtenir des resultats fiables representant un environnement radio proche de la realite. La calibration, par exemple en temps reel, des modeles de propagation RF contribue a faire de la carte d'environnement radio ou REM une representation fiable de l'environnement radio. Cette calibration est realisee a partir de mesures RF reelles, ponctuelles et geolocalisees mesurees sur le terrain. 15 Cependant ces mesures ne sont pas toutes exploitables. La presente invention decrit une methode de qualification continue des mesures RF qui entend optimiser l'efficience du calibrage des modeles de propagation RF et par consequent fiabiliser la representation de l'environnement radio et la rendre exploitable pour des applications industrielles. Description de Petat de l'art de la qualification des mesures RF et limitations associees 20 Traditionnellement, les mesures du champ radioelectrique environnant ou mesure RF utilisees pour calibrer des modeles de propagation RF sont des mesures dediees. Ces mesures sont realisees avec pour objectif la calibration des modeles de propagation RF. Elles ont recours a des instruments de mesures &dies tels que des senseurs RF, des capteurs RF ou des terminaux radio qui sont specialement calibres a cet effet. 25 La collecte de ces mesures est une operation specifique se deroulant sur une periode predetermine dans le temps qui intervient avant le calibrage. Ces mesures RF sont horodatees, georeferencees par chaque capteur, senseur ou terminal radio puis collectees par le systeme assurant la calibration. Les methodes de qualification traditionnelles des mesures RF s'appliquent donc a ce type de mesures 30 et portent generalement sur le niveau et la qualite du signal RF mesure, et la distance emetteur- recepteur. DESCRIPTION DE L'INVENTION Qualification continue des mesures RF dans l'application d'un calibrage d'une cartographie d'environnement radio dynamique ou REM 35 A la difference des methodes de qualification traditionnelles reposant sur des mesures RF dediees au Page 3 calibrage realisees par des capteurs, senseurs et terminaux specialement calibres pendant des periodes predeterminees, la methode de qualification presentee ici se nourrit de tout type de mesures RF. Ces mesures RF non dediees a la calibration sont realisees par des terminaux radio grand public, des terminaux PMR (Private Mobile Radio) ou des terminaux militaires dont la finalite n'est pas la mesure 5 RF ; Ces terminaux sont fixes ou mobiles. Les mesures sont prises en continu et la methode de qualification est iterative ; pour chaque nouvelle iteration, certains des criteres de qualification des mesures RF sont corriges automatiquement en fonction des resultats des qualifications precedentes (voir figure 1c). Les mesures RF prises en compte dans la methode de qualification presentee ici sont : - Les mesures de champs electromagnetiques, ou niveaux de champ radio, correspondant a des signaux RF emis par des stations de bases radio environnantes ; Des exemples de ces mesures sont le RSS ou RSSI (Received Signal Strength Indicator), le RSRP (Reference Signal Received Power) et le DL RS TX (DownLink Reference Signal Transmission) power ; - Les mesures de la qualite des champs electromagnetiques ci-dessus ; Des exemples de ces mesures sont le SNR (Signal to Noise Ratio), SINR (Signal to Interference and Noise Ratio), RSRQ (Reference Signal Received Quality) ou RS SNR (Reference Signal to Signal Noise Ratio) ; Dans le cadre de la methode de qualification presentee ici, a chaque mesure RF est rattachee des informations contextuelles. Ces informations contextuelles sont : - Les identifiants de l'emetteur radio, de la cellule et de l'operateur assurant la transmission du signal mesure ; - Les identifiants du terminal radio (marque, modele, numero de serie, version logicielle, systeme d'exploitation) ayant realise la mesure ; - La bande de frequence correspondante au signal mesure ; - La methode de geolocalisation de la mesure ; Exemple : la mesure peut etre geolocalisee un systeme GNSS (Global Navigation Satellite System). - Les coordonnees geolocalisees de la mesure ; - La precision de la mesure de geolocalisation ; - Les informations d'horodatage de la mesure ; - Les informations de mobilite du terminal comprenant la direction, la vitesse et la velocite du &placement de l'equipement radio ayant realise la mesure. Les bandes de frequence sur lesquelles les mesures RF sont realisees peuvent etre identiques, Page 4 equivalentes ou differentes des bander de frequences utilisees par la cartographie de l'environnement radio a calibrer. L'ajustement en frequence se fait au moment du calibrage. Chaque mesure RF est georeferencee et horodatee au moment de la mesure par le terminal radio realisant la mesure avant d'être collect& par le systeme de calibrage, ici la cartographie de 5 l'environnement radio. Filtrage base sur les informations de geolocalisation et d'horodatage des mesures RF Les mesures RF qui ne sont pas geolocalisees et horodatees, ou dont la mesure de geolocalisation ne remplit pas les criteres de fiabilite de localisation (voir exemple 1), ou dont la mesure de geolocalisation ne remplit pas les criteres de precision de localisation (voir exemple 2), ou dont les 10 donnees associees a la mesure ne peuvent pas etre correlees a la geolocalisation et a la date de la mesure sont eliminees. Exemple 1 : seules les mesures RF associees a une localisation de type GNSS (Global Navigation Satellite System, par exemple GPS) sont conservees ; Exemple 2 : seules les mesures RF associees a une precision inferieure a n metres sont 15 conservees. Filtrage base sur les valeurs et la qualite des mesures RF Les mesures RF egales a la valeur inferieure de la plage theorique de mesure du terminal realisant la mesure (voir exemple 3) ou egales a la valeur superieure de la plage theorique de mesure du terminal realisant la mesure (voir exemple 4) ou dont le ratio signal utile sur bruit est insuffisant sont eliminees. 20 Exemple 3 : -140 dBm pour une mesure de champ LTE par un terminal LTE ; Exemple 4 : -44 dBm pour une mesure de champ LTE par un terminal LTE. Filtrage base sur les conditions meteorologiques a l'endroit et au moment oil la mesure RF a ete realisee Les mesures RF realisees dans des conditions meteorologiques tres differentes ou extremes par rapport 25 aux conditions meteorologiques typiques du climat associe a la zone geographique oil a ete realisee la mesure RF sont eliminees. Pour ce faire la carte d'environnement radio utilise une base de donnees d'environnement qui donne pour chaque position geographique sur terre le climat associe (voir figure I a). La carte d'environnement radio compare le climat associe a la zone geographique oil a ete realisee la 30 mesure RF avec les conditions meteorologiques au moment oil la mesure RF a ete realisee. Les conditions meteorologiques sont donnees a la carte d'environnement radio par un flux en temps reel ou en differ& des conditions meteorologiques sur la zone geographique consider& (voir figure lb). Le cas echeant les mesures RF qui ne peuvent 'etre associees a une condition meteorologique sont 35 eliminees. Page 5 Filtrage base sur les positions relatives des terminaux realisant les mesures RF Les mesures RF - prises a une distance inferieure a une distance D1 de l'emetteur on D1 est determine a partir des informations disponibles dans la base de donnees de deploiement des emetteurs radio du 5 reseau de transmission considers (voir figure 1 a), ou - prises a une distance superieure a une distance D2 (voir figure 2) de l'emetteur oil D2 est determine a partir des informations disponibles dans la base de donnees de deploiement des emetteurs radio du reseau de transmission considers (voir figure 1 a),ou - prises hors du faisceau de rayonnement de l'emetteur (voir figure 2) on le faisceau de 10 rayonnement de l'antenne est determine a partir des informations disponibles dans la base de donnees de deploiement emetteurs radio du reseau de transmission considers (voir figures la), sont eliminees. L'aspect continu et asservi de la methode permet d'ajuster automatiquement les valeurs de D1 et D2 au cours du temps (voir figure 1c) on D1 et D2 sont des criteres de qualification des mesures RF. 15 Filtrage base sur les performances des terminaux realisant les mesures RF Les mesures RF realisees par des terminaux identifies comme presentant une sensibilite RF insuffisante ou ne correspondant pas a des emetteurs figurant dans la base de donnees de deploiement des emetteurs radio du reseau de transmission mesure (voir figure 3) sont eliminees ; l'identification d'un terminal presentant une sensibilite RF insuffisante se fait par l'analyse qualitative des 20 caracteristiques techniques constructeur des terminaux figurant dans la base de donnees des terminaux (voir figure la) et par l'analyse qualitative des mesures RF triees par marque et modele de terminaux. Pour ce faire les mesures RF prisent par un terminal sont systematiquement comparees avec les champs electromagnetiques precedemment calibres presents dans la carte d' environnement radio. Le resultat de ces comparaisons (valeurs moyennes, ecart-types) est utilise pour ajuster automatiquement la 25 qualite observee de la sensibilite RF des terminaux. L'aspect continu et asservi de la methode permet d'ajuster automatiquement la qualite observee de la sensibilite RF des terminaux au cours du temps et sur un echantillon important de mesures (voir figure 1c). La qualite observee de la sensibilite RF trice par marque et par modele de terminal est un critere de 30 qualification des mesures RF. Filtrage base sur la mobilite des terminaux realisant les mesures RF A chaque mesure RF est associee les informations de vitesse et velocite du terminal au moment on le terminal a realise la mesure. Les mesures RF realisees par des terminaux se deplacant rapidement au point de compromettre la 35 fiabilite des mesures sont eliminees quand un ou les deux seuils vitesse et velocite sont &passes. Pour ce faire les mesures RF prisent par un terminal sont systematiquement comparees avec les champs electromagnetiques precedemment calibres presents dans la carte d'environnement radio. Page 6 Le resultat de ces comparaisons (valeurs moyennes, ecart-types) est utilise pour ajuster automatiquement les deux seuils vitesse et velocite. L'aspect continu et asservi de la methode permet d'affiner et de fiabiliser automatiquement ces seuils au cours du temps et sur un echantillon important de mesures (voir figure 1c). 5 La vitesse et la velocite de &placement des terminaux sont des criteres de qualification des mesures RF. Groupement des mesures RF par environnement homogene au sens propagation radio On determine pour chaque mesure RF son environnement oil la mesure a ate realisee au sens « propagation radio ». 10 Les modeles numeriques (ou bases de donnees) du bati et de l'encombrement hors-sol (figure la) associes aux informations de geolocalisation de chaque mesure RF permettent de determiner l'environnement hors sol oil la mesure a ate realisee et si la mesure a ate realisee a l'interieur ou l'exterieur d'un batiment. Les mesures RF sont ensuite groupees par environnement homogene au sens « propagation radio » ou 15 un environnement homogene au sens « propagation radio » est defini comme une zone geographique limitee ou les donnees d'environnement, qui sont le terrain, l'encombrement hors sol, la nature du sol, le climat et le bati, interferant dans la propagation des signaux RF sont identiques ou similaires sur la zone. Qualification des mesures RF 20 Chaque groupe de mesures RF est ensuite qualifie a !'aide d'une fonction de distribution statistique qui va permettre d'eliminer les mesures RF dont les valeurs ne sont pas representatives de l'ecart-type de la distribution ; cette distribution represente les mesures RF realisees dans un environnement de propagation homogene. Calibrage de la cartographie d'environnement radio a l'aide des mesures RF qualifiees 25 Les mesures RF resultantes des operations precedentes sont ensuite prises en compte pour realiser le calibrage de la carte d'environnement radio ; le calibrage (voir FR3039961) compare les mesures RF avec les valeurs de la carte d'environnement radio determinees par algorithme de propagation radio. Le calibrage procede au meilleur ajustement de l'algorithme de propagation radio par rapport aux mesures RF. Ce meilleur ajustement est realise par exemple par la methode des moindres carres. 30 Le calibrage pondere la prise en compte des mesures RF qualifiees d'une periode de collecte n : une partie des mesures RF qualifiees de la periode de collecte n-1 est integree lors de la prise en compte de la periode de collecte n. Ceci permet une convergence du calibrage Ainsi la carte d'environnement radio prend en compte les nouvelles mesures RF en continu dans son calibrage. Page 7 REVENDICATIONS (REVENDICATION1) Un procede pour qualifier en continu des mesures RF realisees par des terminaux radios non &dies a la calibration dans l'application d'un calibrage d'une cartographic d'environnement radio caracterise par les operations suivantes : i. recuperation des mesures RF des terminaux radios, et ii. analyse et elimination des mesures RF non pertinentes a l'aide : a. des informations de geolocalisation et d'horodatage des mesures RF, b. des valeurs et de la qualite des mesures RF, c. des conditions meteorologiques a l'endroit et au moment oil la mesure RF a etc realisee, d. des positions relatives des terminaux realisant les mesures RF, e. des performances des terminaux realisant les mesures RF, f. des informations sur la mobilite des terminaux realisant les mesures RF, et iii. groupement des mesures RF par environnement de propagation homogene, et iv. elimination de mesures RF apres evaluation : chaque mesure RF d'un groupe est evaluee par rapport a la moyenne et l'ecart-type des mesures RF de ce groupe, moyenne et &art- type realises dans un environnement de propagation homogene, et v. ponderation des mesures RF en fonction de la periode de collecte de ces mesures RF, et vi. calibrage de la cartographic d'environnement radio a l'aide des mesures RF qualifiees et ponderees (REVENDICATION 2) Le procede salon la revendication 1 dans lequel lesdites analyse et elimination des mesures RF non pertinentes basses sur les conditions meteorologiques sont caracterisees par les operations suivantes : i. la cartographic d'environnement radio a ate prealablement configuree avec des donnees statistiques qui indiquent pour chaque position geographique sur terre le climat associe, et ii. les conditions meteorologiques rencontrees sont indiquees a la cartographic d'environnement radio par un flux en temps reel ou en differ& des conditions meteorologiques relevees sur la zone geographique consideree, et iii. la cartographic d'environnement radio compare le climat associe a la zone geographique oil a ate realisee la mesure RF avec les conditions meteorologiques au moment oil la mesure RF a ate realisee, et iv. les mesures RF realisees dans des conditions meteorologiques tres differentes ou extremes par rapport aux conditions meteorologiques typiques du climat associe a la zone Page 8 geographique on a ete realisee la mesure RF sont eliminees ; et v. le cas echeant les mesures RF qui ne peuvent etre associees a une condition meteorologique sont eliminees (REVENDICATION 3) 5 Le procede selon la revendication 1 dans lequel lesdites analyse et elimination des mesures RF non pertinentes basees sur les performances des terminaux realisant les mesures RF sont caracterisees par les- operations suivantes : i. Les mesures RF prises par un terminal sont systematiquement comparees avec les champs electromagnetiques precedemment calibres presents dans la carte d'environnement radio ; 10 Le resultat de ces comparaisons est utilise pour ajuster automatiquement la qualite observee de la sensibilite RF des terminaux, et ii. les mesures RF realisees par les terminaux identifies comme presentant une sensibilite RF insuffisante ou ne correspondant pas a des emetteurs figurant dans la base de donnees de deploiement des emetteurs radio du reseau de transmission mesure sont eliminees. 15 (REVENDICATION 4) Le procede selon la revendication 1 dans lequel lesdites analyse et elimination des mesures RF non pertinentes basees sur la mobilite des terminaux realisant les mesures RF sont caracterisees par -les operations suivantes : i. a chaque mesure est associee les informations de vitesse et velocite du terminal au moment 20 an le terminal a realise la mesure, et ii. les mesures RF realisees par des terminaux se deplacant rapidement au point de compromettre la fiabilite des mesures sont eliminees c.a.d. quand un ou les deux seuils vitesse et velocite sont &passes, et iii. les seuils vitesse et velocite sont ajustes automatiquement et en continu en comparant les 25 mesures RF prises par les terminaux avec les champs electromagnetiques precedemment calibres presents dans la cartographie d'environnement radio (REVENDICATION 5) Le procede selon la revendication 1 dans lequel ledit groupement des mesures RF par environnement de propagation homogene est caracterise par les operations suivantes : 30 i. l'environnement de propagation hors sol on la mesure a ete realisee et si la mesure a ete realisee a l'interieur ou a l'exterieur d'un batiment est determine a partir des informations de geolocalisation de ladite mesure associees a des modeles numeriques (ou bases de donnees) de bati et de l'encombrement hors-sol, et. ii. Les mesures RF sont ensuite groupees par environnement de propagation homogene on un 35 environnement homogene est defini comme une zone geographique limit& on les donnees d'environnement, qui sont le terrain, l'encombrement hors sol, la nature du sol, le climat et le bati, interferant dans la propagation des signaux RF sont identiques ou similaires sur la zone. Page 9 (REVENDICATION 6) Le procede selon l'une au moins des revendications 1 a 6 dans lequel a chaque mesure RF est rattachee les informations contextuelles suivantes : - Les identifiants de l'emetteur radio, de la cellule et de l'operateur assurant la transmission 5 du signal mesure ; - Les identifiants qui sont la marque, le modele, le numero de serie, la version logicielle, et le systeme d'exploitation du terminal radio ayant realise la mesure ; - La bande de frequence correspondante au signal mesure ; - La methode de geolocalisation de la mesure ; 10 - Les coordonnees geolocalisees de la mesure ; La precision de la mesure de geolocalisation ; - Les informations d'horodatage de la mesure ; - Les informations de mobilite du terminal comprenant la direction, la vitesse et la velocite du &placement de requipement radio ayant realise la mesure. 15 (REVENDICATION 7) Le procede selon la revendication 1 dans lequel lesdites analyse et elimination, en continue, des mesures RF non pertinentes utilisent : - des mesures prises en continu par les terminaux radios et recuperees par le procede, et - - une methode iterative corrigeant automatiquement a chaque iteration les criteres d'analyse 20 et d'elimination des mesures RF non pertinentes precedents. (REVENDICATION 8) Le procede selon l'une au moins des revendications 1 a 7 dans lequel lesdites mesures RF sont caracterisees par : des mesures de champs electromagnetiques et niveaux de champ radio correspondant a des 25 signaux RF emis par des stations de bases radio envirormantes : dans le cas d'un reseau LTE ces mesures sont RSS ou RSSI (Received Signal Strength Indicator), RSRP (Reference Signal Received Power) et DL RS TX (DownLink Reference Signal Transmission) power, des mesures de qualite des champs electromagnetiques correspondant a des signaux RF 30 anis par des stations de bases radio environnantes : dans le cas d'un reseau LTE ces mesures sont SNR (Signal to Noise Ratio), SINR (Signal to Interference and Noise Ratio), RSRQ (Reference Signal Received Quality) et RS SNR (Reference Signal to Signal Noise Ratio).