Brevet FR3070815A1 — publié le 20190308

S62531 FR EA-T 1 MÉTHODE DE RÉPARTITION DE CHARGE DANS UN RÉSEAU HÉTÉROGÈNE À MULTITECHNOLOGIE D'ACCÈS RADIO DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne de manière générale le domaine des réseaux cellulaires hétérogènes à multi-technologie d'accès radio, et plus particulièrement une méthode de répartition de la charge de trafic dans ces réseaux. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les réseaux de télécommunications cellulaires hétérogènes ou HetNets représentent une des solutions les plus prometteuses pour le développement de la prochaine génération de téléphonie mobile (5G). De manière générale, un réseau cellulaire hétérogène est composé de plusieurs niveaux (tiers) de cellules : macrocellules (macrocells) et petites cellules (small cells) telles que femtocellules (femtocells) et picocellules (picocells). Un réseau cellulaire multitechnologie ou multi-RAT (multi Radio Access Technology) est composé de réseaux utilisant différentes technologies d'accès radio, par exemple Wi-Fi et 3G, ces réseaux pouvant utiliser différentes bandes de fréquences. Nous considérerons dans la suite des réseaux cellulaires hétérogènes à multitechnologie d'accès radio (multi-RAT HetNets). Un exemple représentatif d'un tel réseau est constitué de deux couches de cellules : une première couche de cellules comprend des macro-cellules opérant dans la gamme hyperfréquence au-dessous de 6 GHz (bande dénommée ci-après sub-6 GHz). Les macro-cellules sont servies par des stations de base, désignées par MBSs (Macro Base Stations). A cette première couche de cellules s'ajoute une seconde couche composée de petites cellules opérant à la fois dans la gamme sub-6 Ghz et dans la gamme millimétrique (25GHz-300GHz). Les petites cellules sont servies par des stations de base désignées par multi-RAT SBSs (multi Radio Access Technology Small Base Stations). S62531 FR EA-T 2 Alors que les stations de base MBSs du réseau conventionnel assurent une couverture continue aux utilisateurs, les stations de base multi-RAT SBSs permettent de fournir des débits élevés en exploitant conjointement les bandes sub-6 GHz et millimétrique. 5 Dans les réseaux HetNets conventionnels (c'est-à-dire monotechnologie), on recourt à des mécanismes de transfert de charge (offlooding) des stations de base MBSs des macrocellules vers les stations de base SBSs des petites cellules. Un tel mécanisme de transfert, connu sous l'acronyme de CRE (Cell Range Expansion), consiste à ajouter un biais positif à la puissance du signal reçu de la station de base SBS avant de la comparer à la 10 puissance du signal reçu par la station de base MBS. Ainsi, à puissance de réception égale, le terminal mobile s'associe à une station de base SBS plutôt qu'à une station de base MBS. On a pu montrer que, dans les réseaux HetNets conventionnels, le mécanisme précité conduit en moyenne à une dégradation du rapport du rapport signal sur bruit plus interférence ou SNIR (Signal to Noise and Interference Ratio) au niveau du terminal. 15 Dans les réseaux HetNets multi-RAT, la stratégie de répartition de la charge de trafic entre MBSs et SBSs est plus complexe. Ainsi par exemple, lorsque les stations SBSs fonctionnent dans une bande dans la gamme sub-6 GHz et dans la bande millimétrique, il est nécessaire de tenir compte de la forte atténuation sur le trajet de propagation (path loss) et de la sensibilité aux situations d'obstruction (blockage) dans la bande millimétrique. 20 Dans certains cas on a pu montrer que le mécanisme de transfert permettait d'améliorer le SINR, car la forte atténuation de trajet et la directivité des antennes des stations SBSs réduisent le niveau d'interférence reçue par le terminal. Le but de la présente invention est de proposer une méthode de répartition de charge dans un réseau cellulaire hétérogène à multitechnologie d'accès radio, en 25 particulier un réseau dans lequel les stations de base (SBSs) des petites cellules opèrent à la fois dans une bande de la gamme sub-6 GHz et dans la bande millimétrique, ladite méthode permettant de sélectionner le niveau d'association (MBS ou SBS) et la technologie d'accès radio (bande sub-6GHz de 0,7 à 6 GHz ou bande millimétrique de 25 à 300 GHz) de manière à maximiser le niveau de SINR au niveau des terminaux. S62531 FR EA-T 3 EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par une méthode de répartition de charge de trafic au sein d'un réseau hétérogène à multitechnologie d'accès radio, ledit réseau comprenant des macrocellules servies par des stations de base d'un premier niveau du 5 réseau, dites MBSs, opérant dans une première bande de fréquence, et des minicellules servies par des secondes stations de base d'un second niveau du réseau, dites SBS, adaptées à opérer dans ladite première bande de fréquence et dans une seconde bande de fréquence, disjointe de la première bande de fréquence, dans laquelle - on acquiert ou mesure les paramètres dudit réseau ; 10 - on détermine, à partir des paramètres dudit réseau, un couple optimal de valeurs de biais (QT°Pt,Q7 ) maximisant la probabilité de couverture, 13,(y) , définie comme la probabilité que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau d'un terminal soit en moyenne supérieur à un seuil prédéterminé ( y) dans la zone de déploiement dudit réseau ; - on associe au terminal une station de base MBS, si la plus forte puissance reçue 15 d'une station de base MBS dans la première bande de fréquence est supérieure, à la plus forte puissance reçue d'une station SBS dans cette même bande de fréquence, corrigée par la première valeur de biais (Ge), l'association étant alors réalisée dans la première bande de fréquence ; et sinon, - on associe au terminal la station de base SBS de plus forte puissance reçue par le 20 terminal dans la première bande de fréquence, l'association étant réalisée dans la première bande de fréquence si cette puissance est supérieure à la puissance reçue par le terminal dans la seconde bande de fréquence, corrigée par la seconde valeur de biais, et l'association étant réalisée dans la seconde bande de fréquence dans le cas contraire. Par exemple, la première bande de fréquence est une bande sub-6 GHz de 0,7 à 6 25 GHz et la seconde bande de fréquence est une bande millimétrique de 25 GHz à 300 GHz. Avantageusement, le couple de la probabilité de couverture, Pc. (y), est calculé à partir de pc (7) = 1 P (SIN R > ylt ,v ,r)pwr où Pivr est la probabilité d'association du tE{M ,S} velL,N1 retu,m1,t=S terminal avec une station de base de niveau t, dans des conditions de visibilité y et dans S62531 FR EA-T 4 bande de fréquence r, et où P (SINR > ;lb ,v , r) est la probabilité conditionnelle que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, y. Selon une première variante, la probabilité P, d'association du terminal avec 5 une station de base de niveau t, dans des conditions de visibilité V et dans bande de fréquence r est calculée au moyen de Pm = Pt vit où PA, est la probabilité d'association du terminal avec une station de base de niveau t, dans des conditions de visibilité y et Pvr est la probabilité d'association du terminal avec une station SBS de visibilité pi, dans la bande de fréquence r. 10 Selon une seconde variante, la probabilité PA, est calculée au moyen de : PML = VV, exp(_..1r2dm2 )exp (-7-Cilsc 1 52 )+ exp (-7-dm dm2 )(1- exp (-7-Cils d 52)) pour une association avec une station de base MBS dans un état de visibilité LOS, MN =W2 (1- exp (-7rilmdm2 )) (1- exp(_7-Cils d 52 )) pour une association avec une station de base MBS dans un état de visibilité NLOS, 15 = (1-Wi) exp (-7am dA2, )exp (-7-C/154 )+ exp (-7C/154. )(1- exp (-7-am d )) pour une association avec une station de base SBS dans un état de visibilité LOS, et PsN =(1-W2)( '1- exp(-71-44))(1- exp (-g/154)) pour une association avec une station de base SBS dans un état de visibilité NLOS, dm est une distance caractéristique en deçà de laquelle une station de base MBS est en état de 20 visibilité LOS et au-delà de laquelle elle est en état de visibilité NLOS, ds est une distance caractéristique en deçà de laquelle une station de base SBS est en état de visibilité LOS et au-delà de laquelle elle est en état de visibilité NLOS, 2M et 25 sont des intensités de lois de Poisson donnant respectivement la distribution spatiale des stations de bases MBS et celle des stations de base SBS, Wi et W2 sont des coefficients dépendant des puissances 25 d'émission des stations de base MBS et SBS ainsi que d'une première valeur de biais QT utilisé pour la sélection du niveau t de la station de base. S62531 FR EA-T troisième 2 \ variante, Selon une ( 5 par Pvii = exp ( K svmGoQR la probabilité P est calculée SBS dans la bande -Tas pour une association avec une station de base pour une association avec une station SBS dans -a sym svi` = 1- P sub-6GHz ) et 13vm la bande millimétrique, où Ksvm et Ksvii sont respectivement les constantes 5 d'affaiblissement respectives pour la bande millimétrique et la bande sub-6GHz dans un état de visibilité y, asvm et a sont les exposants d'affaiblissement respectifs pour la bande millimétrique et la bande sub-6GHz dans un état de visibilité y, Go est le gain d'antenne, /15 est l'intensité d'une loi de Poisson donnant la distribution spatiale des stations de base SBS, et QR est une seconde valeur de biais utilisée pour la sélection de la 10 bande de fréquence dans l'association du terminal avec une station de base SBS. Dans tous les cas, la probabilité conditionnelle P (SINR > rt,v, ,u) que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, sachant que le terminal est associé à une station de base de niveau t, d'état de visibilité , opérant dans la bande sub-6GHz, peut être obtenue à partir de la densité de probabilité 15 de la station de base de base de niveau t, d'état de visibilité y et de plus forte puissance reçue, ainsi que la mesure de puissance reçue de cette station de base. Alternativement, la probabilité conditionnelle P (SINR > ylS,v,m) que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, sachant que le terminal est associé à une station de base SBS, d'état de visibilité y, opérant 20 dans la bande millimétrique, peut être obtenue à partir de la densité de probabilité de la station de base SBS de plus forte puissance, de la puissance reçue de cette station de base, des gains d'antenne du terminal et de cette station de base ainsi que des largeurs angulaires des lobes principaux de rayonnement du terminal et de la station de base. La probabilité de couverture est avantageusement calculée comme une fonction 25 Pc(y)= F (Go,QT,QR) où Go est le gain d'antenne, produit du gain d'antenne de réception S62531 FR EA-T 6 du terminal et du gain d'antenne en émission d'une station SBS, et QT,QR sont lesdites première et seconde valeurs de biais. Le couple optimal de valeurs de biais (QT""',QR""' ) peut être obtenu en balayant systématiquement le produit cartésien SQTXSQR où SQT est un ensemble de premières 5 valeurs de biais possibles et S QR est un ensemble de secondes valeurs de biais possibles et en recherchant le couple des première et seconde valeurs de biais maximisant la fonction F(Go,QT,QR). Alternativement, le couple optimal de valeurs de biais (QT""',QR""' ) peut être Sm obtenu en calculant QR°Pt = 2 /m + 0-N,m I + 0- 2 N'u où I+0 0-2 m N ,m est le rapport signal sur bruit au 10 niveau du terminal dans la bande millimétrique, est le rapport signal sur bruit + 0- 2 N 'u au niveau du terminal dans la bande sub-6GHz et Ell est l'espérance mathématique prise sur l'ensemble des positions possibles du terminal par rapport aux stations de base du réseau. Alternativement encore, si les stations de base SBS n'opèrent que dans la bande 15 millimétrique, le couple optimal de valeurs de biais (Q7,Q7 ) peut être obtenu par la méthode du gradient. Dans tous les cas, pour transférer un terminal associé à une station de base SBS, de la bande sub-6GHz à la bande millimétrique, on peut augmenter le gain d'antenne du terminal, GRxUE m , dans la bande millimétrique, de manière à ce que ,-'UE nSBS v \ 20G :m m " RX ,fi" TX ,11 SEll"- SEu d(oesL'-oenfi) où GuE est le gain d'antenne du terminal dans RX , SBS RX " TX ,m \K SLm "PSLm ) BS BS la bande sub-6GHz, Gs et Gs sont les gains d'antenne de la station de base SBS Tx TX m associée avec le terminal, respectivement dans la dans la bande sub-6GHz et dans la bande S62531 FR EA-T 7 millimétrique, KsLi, et Ksbn sont respectivement les constantes d'affaiblissement dans la bande sub-6GHz et dans la bande millimétrique, P et Psim sont respectivement les puissances émises par la station de base SBS dans la bande sub-6 GHz et dans la bande millimétrique, esLit et asbn sont respectivement les exposants d'affaiblissement dans la 5 bande sub-6GHz et dans la bande millimétrique, pour le trajet de propagation direct entre station de base SBS associée avec le terminal, et d est la distance entre cette station de base et le terminal. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : La Fig. 1 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une méthode de répartition de charge dans un réseau cellulaire hétérogène à multitechnologie d'accès 15 radio, selon un mode de réalisation de l'invention ; La Fig. 2 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une méthode de calcul d'un couple optimal de valeurs de biais dans une étape de la Fig. 1; La Fig. 3 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une première variante de recherche d'un couple optimal de valeurs de biais dans une étape de la Fig. 2; 20 La Fig. 4 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une seconde variante de recherche d'un couple optimal de valeurs de biais dans une étape de la Fig. 2. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS On considérera dans la suite un réseau cellulaire hétérogène à multitechnologie 25 d'accès radio. Sans perte de généralité, on supposera que le réseau comprend deux types de cellules : des macrocellules (servies par des stations de base MBSs) opérant dans la bande sub-6GHz (c'est-à-dire de 0,7 à 6 GHz) et des minicellules, dites encore petites S62531 FR EA-T 8 cellules, (servies par des stations de base SBSs) opérant à la fois dans cette bande sub-6 GHz (ou dans une bande non disjointe de celle-ci) et dans la bande millimétrique (25 à 300 GHz). Le principe à la base de l'invention est d'utiliser une première valeur de biais (bias), 5 QT , pour sélectionner le niveau (tier) de cellule (macrocellule ou minicellule) qui servira le terminal et une seconde valeur de biais, QR, pour sélectionner la technologie d'accès radio dans le cas où le terminal est situé dans la zone de couverture d'une minicellule. Plus précisément, la Fig. 1 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une méthode de répartition de charge dans un réseau cellulaire hétérogène 10 multitechnologie, selon un mode de réalisation de l'invention. Dans une première étape, 110, on acquiert ou l'on mesure les paramètres du réseau. Ces paramètres sont par exemple les paramètres de la distribution statistique des stations de base MBSs et SBSs dans la zone couverte par le réseau, les puissances d'émission des stations de base MBSs et SBSs, les exposants et les coefficients des lois 15 d'atténuation pour les trajets de propagation LOS et NLOS, les largeurs de bande respectivement utilisées pour la transmission en bande sub-6 GHz et pour la transmission en bande millimétrique, les densités de bruit respectives dans ces deux bandes, les distances moyennes de propagation LOS dans ces deux bandes. On rappelle qu'une propagation LOS (Line Of Sight) correspond au cas où la station de base est en ligne de visée 20 directe et une propagation NLOS (Non Line Of Sight) au cas contraire. Dans une seconde étape, 120, on détermine un couple optimal de valeurs de biais QT et QR en fonction des paramètres du réseau, comme exposé plus loin. Cette étape peut être réalisée une fois pour toutes ou bien à chaque modification des paramètres du réseau cellulaire. Les valeurs de biais optimales, notées QT°P' et QR°"' s'appliquent à l'ensemble du 25 réseau. On passe ensuite à la phase d'association proprement dite, exécutée à chaque fois qu'un terminal souhaite accéder au réseau. A l'étape 130, le terminal mesure la puissance du signal de contrôle des stations de base MBSs. Dans la suite, on notera respectivement PA/4,1 la puissance de signal la plus S62531 FR EA-T 9 élevée reçue d'une station de base MBS. De manière similaire, on mesure respectivement P la puissance de signal la plus élevée reçue d'une station de base SBS. Spi On recherche si une station de base (MBS) d'une macrocellule (choix du premier niveau) peut être associée au terminal. 5 Pour ce faire, on teste tout d'abord en 140 si : po > nopt p I NI pl - T i Spl Si la condition (1) est vérifiée, on associe en 145 le terminal avec la station MBS 10 correspondant au plus fort signal reçu. En d'autres termes, on associe au terminal une station MBS, s'il existe au moins une station MBS et si la plus forte puissance reçue d'une telle station dans la bande sub-6GHz est supérieure, d'un facteur QT°P', à la plus forte puissance reçue d'une station SBS dans cette même bande. On note MBS,,ax (resp. SBS,,ax) la station de base MBS (resp. SBS) correspondant à la plus forte puissance reçue par le 15 terminal dans la bande sub-6GHz en question. Ainsi Pi',,1 est la puissance reçue de MBS,,ax dans la bande sub-6GHz et P est la puissance reçue de SBS,,ax dans cette bande. Spi Si la condition (1) n'est pas remplie, on mesure en 150 la puissance de signal de la station de base SBS,,ax dans la bande millimétrique, soit Psmi, puis on teste en 160 si : p >optp n Stil - R Sml (2) Si la condition (2) est remplie, on associe le terminal avec la station SBS,,ax dans la bande sub-6GHz. A défaut, si la condition (2) n'est pas vérifiée, on associe au terminal la même station SBS,,ax mais dans la bande millimétrique, en 170. La Fig. 2 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une méthode de calcul du couple optimal de valeurs de biais à l'étape 120 de la Fig. 1. Cette méthode de calcul fait appel aux paramètres du réseau comme détaillé ci-après. Elle vise à maximiser la probabilité de couverture, définie comme la probabilité que (1) 20 25 S62531 FR EA-T 10 le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau d'un terminal soit, en moyenne, supérieur à une valeur prédéterminée y La moyenne est prise sur l'ensemble des positions relatives possibles du terminal par rapport aux stations de base déployées dans la zone. Plus précisément si l'on note Pm la probabilité d'association d'un terminal UE 5 (User Equipement) avec une station de base de niveau t ( t = M pour le niveau macrocellulaire et t = S pour le niveau minicellulaire), dans des conditions de visibilité y ( v = L dans des conditions de LOS et v =N dans des conditions de NLOS) et avec la technologie d'accès radio r (r = ii pour la bande sub-6GHz et r =m pour la bande millimétrique), la probabilité de couverture I', (y) relative à un niveau de SINR supérieur à 10 y, peut s'exprimer sous la forme : 13, (y) = P (SIN R > y) = 1 P (SIN R > ylt ,v ,r)13,, (3) tE{m ,s} vEIL,N1 re{p,m},t=S où P (SINR > ylt,v,r) est la probabilité que le niveau de SINR au niveau du terminal dans 15 une configuration d'association t,v, r soit supérieur à V. On notera que l'ensemble des triplets sur lequel est effectuée la sommation (3) ne contient pas tous les triplets (t,v, r) puisque le choix de la technologie d'accès radio n'est possible que dans le cas d'une association avec une SBS. Dans une première étape, 210, on calcule les probabilités d'association d'un 20 terminal avec une station de base MBS et une station de base SBS dans les états de visibilité LOS et NLOS, soit Pt,' te{M ,SI , ve IL, NI . Cette probabilité d'association dépend, d'une part, de la distance du terminal à une station de base et, d'autre part, de l'état de visibilité de la station de base en question. Si l'on connait les positions des différentes stations de base, on peut supposer que 25 la position du terminal obéit à une loi uniforme de distribution spatiale. En revanche, si l'on ne connait pas les positions des différentes stations de base, on pourra supposer que les positions des stations de base MBS et SBS suivent un processus S62531 FR EA-T 11 stochastique de Poisson ponctuel dans la zone concernée. On notera respectivement et ils les densités de distribution bidimensionnelle du processus de Poisson ponctuel pour les stations MBS et SBS. Quant aux états de visibilité LOS et NLOS, on supposera qu'ils suivent un modèle 5 dit de sphère de LOS (LOS bail mode!), tel que décrit par exemple dans l'article de T. Bai et al. intitulé « Coverage and rate analysis for millimeter-wave cellular networks », IEEE Trans. Wireless Comm. vol. 13, n°2, pp. 1100-1114, 2015. Selon ce modèle, si le terminal se trouve à une distance inférieure à une distance caractéristique dm (resp. ds) d'une station de base MBS (resp. SBS), la station de base sera supposée être en ligne de visée directe (LOS) 10 du terminal. A défaut, l'état de visibilité sera considéré comme étant NLOS. Les probabilités d'association avec une station de base MBS ou SBS, dans un état de visibilité LOS ou NLOS, notées PA, avec te IM,S) et ve IL,N), sont respectivement données par : 15 PAIL = w1 exp (-7-cylm dm2 ) exp (-71:154 )+ exp (-7-cylm dm2 )(1- exp (-71:154 )) (4-1) P',', = W2 (1 exp (-7-cylm dm2 )) (1- exp (-71:154 )) (4-2) PsL = (1 - Wi) exp (-7-am c 1,24)exp (-7-1-.15d 52 )+ exp (-7-/-.15d52 )(1- exp dm2 )) (4-3) 20 Ps, = (1-W2 ) (1 - eXp (-7-dm d ))(1 - exp (-71:154 )) (4-4) où Wi est la probabilité que le terminal s'associe avec une station MBS dans le cas où une station de base MBS et une station de base SBS sont en état de visibilité LOS par rapport au terminal, et où W2 est la probabilité que le terminal s'associe avec une station MBS dans 25 le cas où une station de base MBS et une station de base SBS sont en état de visibilité NLOS par rapport au terminal. Les expressions analytiques de Wi et W2 sont données en annexe. Elles dépendent notamment des puissances d'émission respectives, Piu et Ps des stations S62531 FR EA-T 12 de base MBS et SBS, du biais QT introduit pour la sélection de niveau, ainsi que des caractéristiques des trajets de propagation entre la station de base MBS et le terminal, d'une part, et de la station de base SBS et le terminal, d'autre part. Dans une seconde étape 220, on calcule la probabilité que, lorsqu'un terminal est 5 associé à une station de base SBS, en état de visibilité LOS ou NLOS, il le soit dans la bande sub-6GHz ou dans la bande millimétrique. Plus précisément, la probabilité P que le terminal soit associé à la station de base SBS en état de visibilité y via la bande sub-6 GHz est donnée par: ( 2 1 KsvmG0QR s'''' sv/` 10 P = exp vp (5-1) K ) svp , et, par conséquent, la probabilité Pym que le terminal soit associé à la station de base SBS en état de visibilité V via la bande millimétrique est donnée par : 15 P =1-Pv, (5-2) où Go est le gain d'antenne dans la bande millimétrique, c'est-à-dire le produit du gain de l'antenne d'émission de la station de base SBS et du gain de l'antenne de réception du terminal UE dans cette bande (le gain d'antenne est supposé égal à 1 dans la bande sub- 2 0 6GHz, les antennes d'émission et réception dans cette bande pouvant être considérées comme quasi omnidirectionnelles), Ksvm et K sont respectivement les constantes d'affaiblissement (path loss constants) pour la bande millimétrique et pour la bande sub6GHz, asvm et Oes sont respectivement les exposants d'affaiblissement (path loss exponents) pour la bande millimétrique et pour la bande sub-6GHz. Dans un modèle 25 d'affaiblissement de propagation (path loss) logarithmique, les coefficients d'affaiblissement (path loss coefficients) dans ces deux bandes sont donnés par: S62531 FR EA-T 13 ils,m(dB) = Ks,.+10asymlogio (d) (6-1) iisvp (dB) = Ksvp+ lOasvp log10 (d) (6-2) 5 où d est la distance entre le terminal UE et la station de base SBS. La probabilité Pt' dans l'expression (4) est alors donnée par : (7) 10 où P', est donnée par l'une des expressions (4-1) à (4-4) et Pw est donnée par l'une des expressions (5-1) à (5-2). A l'étape 230, en utilisant les principes de géométrie stochastique, tels que présentés dans l'article de H. ElSawy et al. intitulé « Stochastic geometry for modeling, analysis and design of multi-tier and cognitive cellular wireless networks : a survey » publié 15 dans IEEE Com. Surveys & Tutorials, vol. 15, N° 3, 2013, pp. 996-1019, on calcule la probabilité de couverture conditionnelle P (SINR > r) dans la bande sub-6GHz (c'est-à-dire r = ( Y, x) (x)dx P (SINR > ylt,y'u)= Jexp yo_N2 x o oùj At' - r yx ,'(y)dy bre {M,S},y'e {L,N) avec lt, =x/QT si t'= t ; lt, = QTx si v 4, y + t=M et t' = S ; lt, = x/QT si t = S et t'= M , est la puissance de bruit dans la bande sub-6GHz et où f1(x) représente la densité de probabilité (pdf) de la distance de la station de base de plus forte puissance reçue de niveau t, de visibilité y, dans la bande S62531 FR EA-T 14 sub-6GHz, et enfin où A,,, représente le nombre de points du processus de Poisson lié aux stations de base MBS ( t'=M ) resp. SBS (t'=S) dans la bande sub-6GHz. De manière similaire, on calcule la probabilité de couverture conditionnelle P (SINR > ylt,v,r) dans la bande millimétrique (t=S,r=m) au moyen de : - ( 2 P (SINR > yIS ,v,m) - I exp ' Bi (y, x) - B2 ( y, x) ,î'sv',i(x)dx (9) 0 G0 ) 5 4( et avec Bi (y, x) =1 -bk r a krx k_1 jx y + akyx 4( "° \ B2 ( 7, X) = 1 -bk f akyx A sv,,,(y)dy k_1 x y + a kyx ) 10 où d est la puissance de bruit dans la bande millimétrique, fs,witi(x) représente la densité de probabilité (pdf) de la distance de la station de base SBS de plus forte puissance (t = S), avec une visibilité Iii, dans la bande millimétrique, et enfin où A5. représente le nombre des points du processus de Poisson lié aux stations de base SBS dans la bande 15 millimétrique. Les antennes des stations de base SBS dans la bande millimétrique sont supposées directionnelles (par exemple au moyen d'une formation de faisceau) avec un lobe principal correspondant à un gain 6 et une largeur angulaire r et des lobes secondaires correspondant à un gain et une largeur angulaire 19/BS _27r-asBs "s - uh . une description 20 détaillée du modèle des antennes pourra être trouvée dans l'article de T. Bai et al. précité. De même, l'antenne du terminal UE dans la bande millimétrique est supposée directionnelle, avec un lobe principal de gain G/7 et de largeur angulaire ehuE et des lobes secondaires correspondant à un gain qUE et une largeur angulaire , S62531 FR EA-T 15 La sommation sur k =1,..,4 correspond aux quatre configurations de recouvrement de lobes entre la station de base SBS supposée associée au terminal UE et le terminal UE lui-même. Les coefficients ak et bk sont donnés par la table : k 1 2 3 4 ak nuE SBS rl_ GuEGsBs 1--!JE r-V SBS "1 "h quEGISES g-1h ,..._1 h h 1 a tIE .01SBS a tIE .01SBS er alSBS DUE DeBS 2;-t-. 22r 27t- . 2;-t- 22r . 22r 27t- . 2;-t- 5 Pour simplifier les calculs, les stations de base SBS interférentes (c'est-à-dire distinctes de la station de base SBS associée) sont supposées posséder un lobe principal d'orientation arbitraire par rapport au lobe principal du terminal. A l'étape 240, on calcule la probabilité de couverture au moyen de l'expression 10 (3), autrement dit : Pc (y) = P (SINR > ,v + P (SINR > ,v ,m)Psvpvin (10) tE{m,s} vE{L,N} vE{L,N} où les probabilités de SINR conditionnelles P(SINR> ylt,v'u) et P(SINR> ylS,v,m) ont 15 été respectivement calculées à l'étape 230. On comprendra que la probabilité de couverture 13, ( y) dépend des paramètres du réseau, tels que la densité de déploiement des macrocellules et des microcellules, les puissances d'émission des stations MBSs et SBSs, le gain d'antenne les valeurs de biais a et Q. Tous les paramètres du réseau étant égaux par ailleurs, la probabilité de 20 couverture peut être considérée comme une fonction de a et Q?: 13, (Y) = F (Go,QT,QR) S62531 FR EA-T 16 A l'étape 250, on recherche, pour un gain d'antenne q, donné, c'est-à-dire en pratique pour un gain d'antenne donné du terminal UE dans la bande millimétrique (le gain d'antenne de la station SBS étant supposé fixe), le couple de valeurs de biais (ce, cf: t ) 5 maximisant la probabilité de couverture, c'est-à-dire : (0°Pt Q°Pt) - arg max (F (G0, QT , QR )) .....T , R - (12) QTE SQT QRESQR où SQT et S QR sont respectivement les ensembles de valeurs possibles de biais a et Q. o QoR . 10 On notera dans la suite F*(G0)=F(G0, Gpt , pt) la probabilité de couverture obtenue pour le couple de biais optimal ( eft,«Pt). La recherche en 250 du couple optimal (QePT t, aPt ) sur S QT X S QR pourra être effectuée selon différentes variantes comme expliqué ci-après. La Fig. 3 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une première QtR 15 variante de recherche du couple optimal (Qft,pt). Cette première variante consiste en une recherche de type force brute au sein du produit cartésien SQT XSQR, autrement dit cette recherche est réalisée au moyen d'une double boucle d'itération sur les éléments a et Q, de SQT et SQR . Les ensembles SQT et S QR sont en pratique des intervalles de valeurs discrètes. 20 On calcule la probabilité de couverture 13,(y)=F(Go,QT,QR) en 320 et on la compare avec la valeur maximale va/ max(F) en 330, celle-ci ayant été préalablement initialisée à 0 à l'étape 310. Si la probabilité de couverture ainsi calculée vérifie I', (y)> val max(F) en 330, la valeur maximale est mise à jour avec cette probabilité en 335. Dans tous les cas, on poursuit la recherche jusqu'à balayage complet de SQTXSQR S62531 FR EA-T 17 (340, 350) en vérifiant s'il existe encore des couples d'éléments (QT,QR) à tester. Dans l'affirmative on passe à la valeur de seuil suivante de a (355) ou de a (345), selon le cas. Dans la négative, on termine en 360, en récupérant les valeurs de seuil optimales (nopt ) correspondant au maximum de F(Go,QT,QR ) - 5 La Fig. 4 représente de manière schématique l'ordinogramme d'une seconde variante de recherche du couple optimal (Qft, aPt ) Cette seconde variante pourra être utilisée si la recherche par force brute est trop complexe, par exemple si le cardinal de l'ensemble SQTXSQR est trop élevé. Dans ce cas, on calcule dans un premier temps, à l'étape 410, une valeur optimale 10 du biais Q, selon une formule heuristique suivante : Sm QR°Pt = (13) où Ell représente l'espérance mathématique prise sur l'ensemble des positions relatives 15 possibles du terminal par rapport aux stations de base du réseau, Sm représente le 2 Im+o-N,m SINR au niveau du terminal dans la bande millimétrique et S11le SINR au niveau du / + o- 2 N 'u terminal dans la bande sub-6GHz. /'., représente la somme des interférences générées dans la bande millimétrique par les stations de base SBSs (en LOS et NLOS). De même, représente la somme des interférences générées dans la bande sub-6GHz par les stations 20 de base MBSs et SBSs (en LOS et N LOS). S62531 FR EA-T 18 Dès lors que la valeur optimale eft est obtenue, on peut effectuer une recherche de la valeur optimale Qft , par force brute, selon une seule dimension : wt = arg max (F(Go, Q, , vir )) (14) QT E S QT 5 Pour ce faire, on initialise en 420, une valeur val max(F) à zéro et on entre dans une boucle d'itération où l'on sélectionne un élément de S QT . A chaque itération, on calcule en 430 la probabilité de couverture 13. ( y) = F (Go, Q, , Q7 ) et on la compare avec la valeur courante va/ max(F) ) en 440. Si la probabilité de couverture ainsi calculée est telle 10 que /3, (y)> val max(F) , la valeur maximale est mise à jour avec cette probabilité en 445. Dans tous les cas, on vérifie en 450 s'il existe d'autres valeurs de a à tester. Dans l'affirmative, on retourne à l'étape 455. A défaut, on termine la recherche en 460 en la n récupérant la valeurs de seuil optimale opt correspondant au maximum de F (Go, QT , QR°Pt ) . 15 Une troisième variante (non représentée) de recherche du couple de biais optimal consiste en une simplification de la seconde variante dans le cas particulier où les stations de base SBSs n'émettent que dans la bande millimétrique. Dans ce cas, on peut montrer que la probabilité de couverture F(Go,QT,QR) et en particulier F(Go,QT,Q7 ) est 20 convexe par rapport à Q. La valeur Qft peut alors être obtenue par la méthode du gradient. La méthode de répartition de charge dans un réseau hétérogène avec multitechnologie d'accès radio telle que décrite ci-dessus permet d'obtenir une répartition de charge optimale en termes de SINR, en moyenne pour les différents terminaux UEs du 25 réseau. Toutefois, l'opérateur peut souhaiter que certains terminaux UEs soient pris en charge par les stations SBSs dans la bande millimétrique pour soulager la bande sub-6 GHz, S62531 FR EA-T 19 sans pour autant déroger au critère d'optimalité en termes de SINR pour l'association des terminaux en question. Selon un second mode de réalisation de l'invention, on procède optionnellement, après la répartition de charge selon le premier mode de réalisation, à une modification de 5 cette répartition en faveur de la bande millimétrique. Pour ce faire, on introduit une distance critique, da, à partir du terminal UE que l'on souhaite faire prendre en charge par une station de base SBS dans la bande millimétrique. Cette distance critique définit un disque autour du terminal en question. S'il existe une station de base SBS et une seule dans ce disque, l'utilisateur sera associé à cette 10 station de base dans la bande millimétrique. Cette distance critique est donnée par : 1 dCL = r (15) K P as1m-agel Sian - SLm i."-' " 0 K P sLp- SLII ) 15 où Ksbn et K sL,11 sont respectivement les constantes d'affaiblissement pour la bande millimétrique et pour la bande sub-6 GHz dans le cas d'un trajet de propagation en ligne directe (LOS), Psbn et PsLit sont les puissances émises par la SBS respectivement dans la bande millimétrique et dans la bande sub-6 GHz et asbn et asLit sont respectivement les exposants d'affaiblissement (path loss exponents) pour la bande millimétrique et pour la 20 bande sub-6 GHz sur ce trajet. On comprendra que, si une station de base SBS est située dans un disque de rayon dc' autour du terminal UE, la puissance du signal reçu dans la bande millimétrique est supérieure à celle du signal reçu dans la bande sub-6 GHz. En outre, dans la mesure où les autres stations SBS sont à l'extérieur de cette zone, le niveau d'interférence dans la bande 25 sub-6 GHz (provenant d'autres stations SBSs ou de stations MBSs) est plus élevé que dans la bande millimétrique. Il en résulte que le niveau de SINR dans la bande millimétrique est S62531 FR EA-T 20 nécessairement plus élevé que dans bande sub-6GHz et, par conséquent, que le terminal s'associera avec la station de base SBS dans la bande millimétrique. Si l'on note d la distance du terminal UE avec la station de base qui le sert dans la bande sub-6 GHz, il suffit alors à l'opérateur de demander au terminal de modifier son 5 gain d'antenne de réception (par exemple en modifiant la formation de faisceau par le réseau d'antennes du terminal) de manière à ce que du, = d, c'est-à-dire : Goe'd = ( K SL,tt-PsEti'' d(asim-ast,) (16) K SL Pm - SLm ) 10 ou encore, si l'on rappelle que le gain q, est le produit du gain d'antenne de réception du terminal GRxuE,m dans la bande millimétrique et du gain d'antenne d'émission de la station de base SBS dans cette bande, GmSBS m : 1 ( K P (17) GuE = sE, - SLII RX ,m GSBS K p TX ,m SLm - SLm 15 L'expression (17) n'est valable que dans l'hypothèse supra où les antennes d'émission (de la station de base SBS) et de réception (du terminal UE) sont omnidirectionnelles dans la bande sub-6GHz (gain d'antenne égal à 1 dans cette bande). Si cette hypothèse ne s'applique pas et si l'on note respectivement 'L/et GixSBS p les gains 20 de l'antenne de réception du terminal UE et de l'antenne d'émission de la station de base SBS dans la bande sub-6GHz, l'expression (17) devient : UE SRS K " - Rx TX .PsLiz d (oes,-%,) G RX m SBS s, K Lm -PSLm " TX ,m (18) S62531 FR EA-T 21 auquel cas il sera possible à l'opérateur de demander au terminal UE de modifier GRxUE -uE p et/ou u de manière à ce que la condition (18) soit respectée. Rx, S62531 FR EA-T 22 ANNEXE 5 exp -7r/1m c/A24) ( exp AML,u a QTK SLP,11 S ) ) -', 1 e-(K1+1)t1 + exp 71-25c/s2 1+ K1 e-(K2+1)t, 10 W2 = exp ds2 1+ K2 avec das4,1 15 AimLit (0, n T FS 2 das4,1 lamI41 2 ( d i,p, asLii )am C S M ''''S IlUm(KmLm)aM141 , , n if n M QTKSLitrS KMI4IPM 2 2 r K P amL' 2 r a SLp SQT d s,S4' CeA14' %II et t1 =2-c4 (Km4tipm),,'.' mQTKSLPPS j K P 20 2 r asN' amN' K2 = QT Pr2m asN# et K P mNp m j 2 t2 = 2r2m dm2(KmArit Pm ) a mi,/, REVENDICATIONS1. Méthode de répartition de charge de trafic au sein d'un réseau hétérogène à multitechnologie d'accès radio, ledit réseau comprenant des macrocellules servies par des stations de base d'un premier niveau du réseau, dites MBSs, opérant dans une première bande de fréquence, et des minicellules servies par des secondes stations de base d'un second niveau du réseau, dites SBS, adaptées à opérer dans ladite première bande de fréquence et dans une seconde bande de fréquence, disjointe de la première bande de fréquence, caractérisée en ce que : - on acquiert ou mesure (110) les paramètres dudit réseau ; - on détermine (120), à partir des paramètres dudit réseau, un couple optimal de valeurs de biais (QT°Pt'Qt ) maximisant la probabilité de couverture, I', (y), définie comme la probabilité que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau d'un terminal soit en moyenne supérieur à un seuil prédéterminé ( y) dans la zone de déploiement dudit réseau ; - on associe (145) au terminal une station de base MBS, si la plus forte puissance reçue d'une station de base MBS dans la première bande de fréquence est supérieure (140), à la plus forte puissance reçue d'une station SBS dans cette même bande de fréquence, corrigée par la première valeur de biais (Q7"), l'association étant alors réalisée dans la première bande de fréquence ; et sinon, - on associe (165, 170) au terminal la station de base SBS de plus forte puissance reçue par le terminal dans la première bande de fréquence, l'association étant réalisée dans la première bande de fréquence (165) si cette puissance est supérieure à la puissance reçue par le terminal dans la seconde bande de fréquence, corrigée par la seconde valeur de biais, et l'association étant réalisée dans la seconde bande de fréquence (170) dans le cas contraire. S62531 FR EA-T 24 2. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première bande de fréquence est une bande sub-6 GHz de 0,7 à 6 GHz et que la seconde bande de fréquence est une bande millimétrique de 25 GHz à 300 GHz. 5 3. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 2, caractérisée en ce que le couple de la probabilité de couverture, p (y), est calculé à partir de pc (y) = P (SINR > 7lt,v,r)13, où Pm, est la probabilité d'association du tE{M ,S} velL,N1 rettLml,t=S terminal avec une station de base de niveau t, dans des conditions de visibilité y et dans bande de fréquence r, et où P (SINR > ,v , r) est la probabilité conditionnelle que le 10 rapport signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, y. 4. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 3, caractérisée en ce que la probabilité P, d'association du terminal avec une station de base de niveau 15 t, dans des conditions de visibilité V et dans bande de fréquence r est calculée au moyen de Pt, = Pt,P, où Pt, est la probabilité d'association du terminal avec une station de base de niveau t, dans des conditions de visibilité y et P' est la probabilité d'association du terminal avec une station SBS de visibilité P' dans la bande de fréquence r. 20 5. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 3, caractérisée en ce que la probabilité PA, est calculée au moyen de : PML = VV, exp(_..1r2dm2 ) exp (-7-tilsds2 )+ exp(-.2r2dm2 )(1- exp (-7-tilsds2 )) pour une association avec une station de base MBS dans un état de visibilité LOS, Pm, = W2 (1 e x p(- gylm d m2 )) (1 - exp (-71-254 )) 25 pour une association avec une station de base MBS dans un état de visibilité NLOS, PSL ("(71) exp(_..1r2c/A2, ) exp -71-254 )+ exp (-71-254)(1- exp (- gylm d '2, )) S62531 FR EA-T 25 pour une association avec une station de base SBS dans un état de visibilité LOS, et Psiv =(1-W2)( '1- exp(-71-44))(1- exp(-71-254)) pour une association avec une station de base SBS dans un état de visibilité NLOS, dm est une distance caractéristique en deçà de laquelle une station de base MBS est en état de 5 visibilité LOS et au-delà de laquelle elle est en état de visibilité NLOS, ds est une distance caractéristique en deçà de laquelle une station de base SBS est en état de visibilité LOS et au-delà de laquelle elle est en état de visibilité NLOS, /lm et 25 sont des intensités de lois de Poisson donnant respectivement la distribution spatiale des stations de bases MBS et celle des stations de base SBS, Wi et W2 sont des coefficients dépendant des puissances 10 d'émission des stations de base MBS et SBS ainsi que d'une première valeur de biais QT utilisé pour la sélection du niveau t de la station de base. 6. Méthode de répartition de charge de trafic selon ( la revendication ( 3, caractérisée 2 pour en ce que la probabilité P. est calculée par P = exp -Tas KsvinG0QR pour 15 une association avec une station de base SBS dans la bande a -a Svm Svp =1- P sub-6GHz ) et Pym une association avec une station SBS dans la bande millimétrique, où Ksvm et K5 sont respectivement les constantes d'affaiblissement respectives pour la bande millimétrique et la bande sub-6GHz dans un état de visibilité y, asvm etsont les exposants asvp d'affaiblissement respectifs pour la bande millimétrique et la bande sub-6GHz dans un état 20 de visibilité y, Go est le gain d'antenne, 25 est l'intensité d'une loi de Poisson donnant la distribution spatiale des stations de base SBS, et QR est une seconde valeur de biais utilisée pour la sélection de la bande de fréquence dans l'association du terminal avec une station de base SBS. 25 7. Méthode de répartition de charge de trafic selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la probabilité conditionnelle P(SINR> ylt,v'u) que le rapport S62531 FR EA-T 26 signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, sachant que le terminal est associé à une station de base de niveau t, d'état de visibilité y , opérant dans la bande sub-6GHz, est obtenue à partir de la densité de probabilité de la station de base de base de niveau t, d'état de visibilité y et de plus forte puissance reçue, 5 ainsi que la mesure de puissance reçue de cette station de base. 8. Méthode de répartition de charge de trafic selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la probabilité conditionnelle P (SINR > yIS ,v,m) que le rapport signal sur bruit plus interférence au niveau du terminal excède ledit seuil prédéterminé, 10 sachant que le terminal est associé à une station de base SBS, d'état de visibilité y, opérant dans la bande millimétrique, est obtenue à partir de la densité de probabilité de la station de base SBS de plus forte puissance, de la puissance reçue de cette station de base, des gains d'antenne du terminal et de cette station de base ainsi que des largeurs angulaires des lobes principaux de rayonnement du terminal et de la station de base. 15 9. Méthode de répartition de charge de trafic selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que la probabilité de couverture est calculée comme une fonction I', (y)= F (Go, QT,QR) où Go est le gain d'antenne, produit du gain d'antenne de réception du terminal et du gain d'antenne en émission d'une station SBS, et QT,QR sont lesdites 20 première et seconde valeurs de biais. 10. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 9, caractérisée en ce que le couple optimal de valeurs de biais (Q',Q' ) est obtenu en balayant systématiquement le produit cartésien SQTXSQR où SQT est un ensemble de 25 premières valeurs de biais possibles et SQR est un ensemble de secondes valeurs de biais possibles et en recherchant le couple des première et seconde valeurs de biais maximisant la fonction F(Go,QT,QR ) - S62531 FR EA-T 27 11. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 9, caractérisée en ce que le couple optimal de valeurs de biais ( ) est obtenu en Sm calculant QR°Pt = Sm est le rapport signal sur bruit au niveau du im terminal dans la bande millimétrique, S11est le rapport signal sur bruit au niveau + 0- 2 N 'u 5 du terminal dans la bande sub-6GHz et Ell est l'espérance mathématique prise sur l'ensemble des positions possibles du terminal par rapport aux stations de base du réseau. 12. Méthode de répartition de charge de trafic selon la revendication 9, caractérisée en ce que les stations de base SBS n'opèrent que dans la bande millimétrique 10 et que le couple optimal de valeurs de biais (Q7,Q7 ) est obtenu par la méthode du gradient. 13. Méthode de répartition de charge de trafic selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, pour transférer un terminal associé à une station de 15 base SBS, de la bande sub-6GHz à la bande millimétrique, on augmente le gain d'antenne du terminal, GRxuE,m, dans la bande millimétrique, de manière à ce que r:UE SBS nRX v .p UE " X , TX 'B SL1i SL1, d 1" (oesL'-oenfi) où GuE est le gain d'antenne du terminal dans " ,m R r._SBS RX \K SLm*PSLm BS SBS la bande sub-6GHz, Gs et GTX m sont les gains d'antenne de la station de base SBS associée avec le terminal, respectivement dans la dans la bande sub-6GHz et dans la bande 20 millimétrique, K sLit et Ksbn sont respectivement les constantes d'affaiblissement dans la bande sub-6GHz et dans la bande millimétrique, Ps4, et Psim sont respectivement les puissances émises par la station de base SBS dans la bande sub-6 GHz et dans la bande millimétrique, et asbn sont respectivement les exposants d'affaiblissement dans la S62531 FR EA-T 28 bande sub-6GHz et dans la bande millimétrique, pour le trajet de propagation direct entre station de base SBS associée avec le terminal, et d est la distance entre cette station de base et le terminal.