Brevet FR3082090A1 — publié le 20191206

Page 1 Une méthode de reconfiguration automatique des stations de base radio dans le contexte du LSA DESCRIPTION DE L'INVENTION Description des figures La figure 1 montre un exemple d'architecture conforme à l'état de l'art du LSA. La figure 2 montre un exemple de préemption de spectre conformément à l'état de l'art du LSA. La figure 3 décrit un exemple de séquence de messages permettant de réaliser la préemption de spectre conformément à l'état de l'art du LSA illustrée par les figures 1 et 2. Les figures 4 et 5 montrent deux exemples d'une architecture LSA à laquelle est ajouté un composant REM pour permettre la reconfiguration automatique des stations de base radio suivant le principe de l'invention ci-10 dessous. La figure 6 illustre les points de protection (p) se situant à l'intérieur d'une zone à protéger, les fréquences à protégées (f) opérées par le réseau de l'utilisateur primaire à l'intérieur de ladite zone et les seuils de protection Qpf associés à chaque point (p) pour chaque fréquence (f). Description de l'état de l'art d'une carte d'environnement radio (REM) 15 Une carte d'environnement radio ou REM (en anglais « Radio Environment Map »), représentant un environnement radio dynamique, multi-dimensionnel, et temps réel, peut être utilisée pour aider au processus de prise de décision dans de nombreuses applications de télécommunication telles que la configuration, l'optimisation, la réparation de réseaux radio, la planification radio dynamique, ou encore le partage de spectre radio pour le domaine des télécommunications civil, de sécurité et de défense. 20 La carte d'environnement radio ou REM peut être conçue comme une base de données contenant l'information sur l'environnement radio, par. ex., la puissance reçue d'un signal radio fréquence (RF), l'affaiblissement d'un signal radio fréquence (RF) lié à sa propagation dans l'environnement physique environnant, ou encore un niveau d'interférence radio fréquence (RF) agrégé et représenté dans les dimensions spatiales, temporelles et fréquentielles. 25 L'information qui va constituer la carte de l'environnement radio est calculée pour les dimensions spatiales, temporelles et fréquentielles à l'aide de modèles avancés de propagation RF. Ces modèles de propagation RF complexes prennent en compte une multitude de phénomènes physiques liés à la propagation des signaux RF (voir FR3020530). La carte d'environnement radio ou REM est construite à l'aide de l'information sur la topologie de déploiement 30 des émetteurs et des récepteurs radio, à l'aide de leurs caractéristiques techniques et configurations RF, à l'aide des données sur l'environnement environnant tel que les modèles numériques de terrain, les modèles d'occupation des sols ou encombrement hors-sol, les modèles numériques de bâti, les modèles statiques de climat, de réfractivité du sol, la permittivité de l'air, et en général, de toute donnée qui interfère la propagation des signaux RF (voir FR3020529). 35 De plus la carte d'environnement radio ou REM est enrichie avec des mesures RF ponctuelles mesurées sur le terrain ; ces mesures réelles peuvent permettre de calibrer les modèles de propagation RF et ce, en continu et en temps réel (voir FR3039961). La carte d'environnement radio ou REM peut être visualisée par exemple à l'aide d'une interface SIG (Système d'Information Géographique), afin de montrer l'information dans les dimensions spatiales, temporelles et 40 fréquentielles. Page 2 Le concept de la carte d'environnement radio ou REM a fait l'objet depuis de nombreuses années de travaux principalement académiques sans objectif d'industrialisation. Cependant pour être exploitable dans un domaine industriel, tel que le domaine des télécommunications civil, de sécurité et de défense, la carte d'environnement radio ou REM a besoin d'obtenir des résultats fiables 5 représentant un environnement radio proche de la réalité. Description de l'état de l'art du Licensed Shared Access (LSA) Afin de maximiser l'utilisation du spectre, de nouveaux modèles permettant de partager le spectre entre différents utilisateurs ont été définis. Par exemple le LSA permet de partager le spectre entre des utilisateurs primaires et des utilisateurs secondaires. Les utilisateurs primaires ont un accès au spectre prioritaire sur les utilisateurs secondaires. Lorsque des utilisateurs primaires utilisent du spectre sur une zone géographique donnée, les émetteurs des utilisateurs secondaires, (par exemple les stations de base radio, dans le cas d'un opérateur mobile) susceptibles d'interférer sur cette zone géographique sont reconfigurés de manière à ne pas générer d'interférences sur les utilisateurs primaires. Alternativement et lorsque l'utilisateur primaire utilise la même technologie radio que l'utilisateur secondaire, il peut être avantageux de réutiliser le réseau de l'utilisateur secondaire au bénéfice de l'utilisateur primaire. La figure 1 montre un exemple d'architecture conforme à l'état de l'art du LSA. Dans cette figure, un utilisateur primaire est connecté à un LR (« LSA Repository »). Le LR est connecté aux LCs (« LSA Controller »). Chaque LC est chargé de traiter les demandes de préemption en provenance du LR et d'identifier les éléments du réseau devant être reconfigurés afin ne pas générer d'interférence sur l'utilisateur primaire ; cette tâche du LC peut également être partiellement réalisée par le NM (« Network Manager »), selon le découpage fonctionnel choisi par l'opérateur. Le NM, les stations de base radio (par exemple des eNodeBs ou « eNBs »), sont les éléments du réseau de l'utilisateur secondaire. Ce réseau peut par exemple être un réseau 3GPP LTE. Le NM est l'entité permettant de reconfigurer les stations de base radio. Pour plus d'information sur le LSA voir les normes ETSI suivantes : ETSI TS 103 154 "System requirements for operation of Mobile Broadband Systems in the 2300 MHz -2400 MHz band under LSA", TS 103 235 "System Architecture and High-Level Procedures for operation of LSA in the 2300 MHz-2400 MHz band", ETSI TS 103 235 "System Architecture and High-Level Procedures for operation of LSA in the 2300 MHz-2400 MHz band", ETSI TS 103 379 V1.1.1 "Information elements and protocols for the interface between LSA Controller (LC) and LSA Repository (LR) for operation of Licensed Shared Access (LSA) in the 2300 MHz-2400 MHz band", - ETSI TS 128 301 V14.0.0 "LTE; Telecommunication management; Licensed Shared Access (LSA) Controller (LC) Integration Reference Point (IRP); Requirements (3GPP TS 28.301 version 14.0.0 Release 14)", - ETSI TS 128 302 V14.0.0 "TE; Telecommunication management; Licensed Shared Access (LSA) Controller (LC) Integration Reference Point (IRP); Information Service (IS) (3GPP TS 28.302 version 14.0.0 Release 14)", Page 3 - ETSI TS 128 303 V14.0.0 "LTE; Telecommunication management; Licensed Shared Access (LSA) Controller (LC) Integration Reference Point (IRP); Solution Set (SS) definitions (3GPP TS 28.303 version 14.0.0 Release 14)". La figure 2 montre un exemple de préemption de spectre conformément à l'état de l'art du LSA. 5 La partie gauche de la figure 2 montre l'état du réseau d'un utilisateur secondaire lorsqu'il n'y a pas de préemption de spectre. Les cercles autour des stations de base radio indiquent leur couverture radio respectives. Dans cette figure, une station de base radio est colorée en blanc si celle-ci est utilisée par le réseau de l'utilisateur secondaire. Une station de base radio est colorée en gris si celle-ci est éteinte. 10 Le rectangle en pointillé indique une zone géographique de préemption, sur laquelle l'utilisateur primaire souhaite avoir accès au spectre. Dans la partie gauche de la figure 2, la demande de préemption n'a pas encore été traitée. De ce fait, toutes les stations de base radio peuvent être utilisées par le réseau de l'utilisateur secondaire. La partie droite de la figure 2 montre l'état du réseau une fois que la demande de préemption a été traitée. 15 Les stations de base radio 1, 2, et 3 sont éteintes afin de ne pas générer d'interférence sur la zone géographique de préemption illustrée en pointillés. Les stations de base radio 4 et 5 sont toujours autorisées à émettre, mais leur puissance de transmission a été réduite afin de ne pas générer d'interférence sur la zone géographique de préemption. La figure 3 décrit un exemple de séquence de messages permettant de réaliser la reconfiguration de réseau 20 illustrée par les figures 1 et 2, dans une architecture LSA. Un utilisateur primaire envoie une demande de préemption de spectre au LR. La demande de préemption de spectre au LR détaille la préemption de spectre avec des informations telles que la zone géographique, le niveau d'interférence maximal toléré par l'utilisateur primaire. les zones de protections sont formatées sous la forme d'éléments d'information normés de l'objet LSRAI (LSA 25 Spectrum Resource Availability Information) tel que défini par la norme ETSI TS 103 379 puis envoyées via l'interface LSA-1 au LC; Les éléments d'information normalisés de l'objet LSRAI (LSA Spectrum Resource Availability Information) pertinent peuvent être défini comme suit : l'objet contient une ou plusieurs zones géographique correspondant à la couverture radio à protéger, 30 chaque zone de l'objet est de type « protection », - chaque zone contient : o un contour sous la forme d'un polygone, et o les fréquences utilisées par l'utilisateur primaire sur ladite zone, et o le niveau de protection de ladite zone et fixé en dBm / MHz, et 35 o le ou les intervalles de temps pendant lesquels ladite zone doit être protégée. Le LR envoie au LC les informations LSRAI (LSA Spectrum Resource Availability Information) décrivant les informations sur les ressources pouvant soit être utilisées par l'utilisateur secondaire ou restreintes pour un usage Page 4 secondaire. Le message transmis par le LR au LC peut par exemple correspondre au message « LSRAI Notification » tel que défini dans le document ETSI TS 103 379. L'utilisateur secondaire, le LC dans le cas du LSA, identifie les nouveaux paramètres du réseau de l'utilisateur 5 secondaire en fonction des nouvelles informations LSRAI reçues. Les paramètres du réseau de l'utilisateur secondaire pouvant être modifiés par le LC ou via le NM peuvent consister par exemple, pour une station de base radio donnée du réseau, en : - Une modification de la puissance de transmission, - Une modification des paramètres de l'antenne, 10 - Une modification des paramètres de priorité d'accès, Une modification de la liste des cellules voisines (ou « neighbor cell list »), - Une modification des paramètres de « hand over », Une modification de l'identifiant d'une cellule associée à cette station de base radio. L'identification par l'utilisateur secondaire, le LC dans le cas du LSA, de ces nouveaux paramètres du réseau 15 de l'utilisateur secondaire peut avoir notamment pour objectif : de modifier la couverture radio d'une station de base radio afin que celle-ci couvre tout ou partie de la zone géographique de préemption, et soit ainsi en mesure de servir les usagers du réseau de l'utilisateur primaire, lorsque cette station de base radio est située dans la zone géographique de préemption ou à proximité de celle-ci. 20 de modifier la couverture d'une station de base radio afin de limiter les interférences de cette station de base radio sur la zone géographique de préemption, lorsque cette station de base radio est identifiée comme étant trop éloignée de la zone géographique de préemption pour pouvoir être utile à l'usager primaire. - de modifier l'accès des terminaux aux cellules d'une station de base radio afin de privilégier les usagers 25 de l'utilisateur primaire, lorsque cette station de base radio est située dans la zone de préemption ou à proximité de celle-ci. Description de l'alternative LC dans l'état de l'art du Licensed Shared Access (LSA) A l'étape 3, l'utilisateur secondaire, le LC dans le cas du LSA, transmet ces nouveaux paramètres au NM. Lorsque le NM est tel que défini dans une architecture 3GPP, ces paramètres du réseau de l'utilisateur 30 secondaire peuvent être fournis au NM au travers du message « cellsConstraintsUpdate» tel que défini dans le document ETSI TS 128.302. Le NM reconfigure ensuite les stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire conformément à ces paramètres. Une fois que la reconfiguration du réseau de l'utilisateur secondaire a été effectuée, une confirmation est transmise à l'utilisateur primaire, via le LC et le LR (étapes 4 à 6). 35 L'utilisateur primaire peut alors se connecter aux stations de base radio qui couvrent la zone de préemption, sans recevoir d'interférences en provenance de l'utilisateur secondaire. Description de l'alternative NM dans l'état de l'art du Licensed Shared Access (LSA) Dans une alternative à l'étape 3 du diagramme illustré figure 3, la demande de préemption de spectre est transmise du LC au NM au travers du message « notifyZoneCreation » ou du message « notifyZoneModification 40 » tels que définis dans le document ETSI TS 128.302. Dans cette alternative, les nouveaux paramètres du réseau Page 5 de l'utilisateur secondaire sont identifiés par le NM. Limitation de l'état de l'art du Licensed Shared Access (LSA) Cependant l'état de l'art du LSA y compris les normes ETSI citées ci-dessus ne décrit pas de méthode comment les paramètres radio des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire situées au voisinage d'une 5 ou plusieurs zones de protection sont reconfigurés pour assurer la protection desdites zones. Description de l'invention La présente invention décrit une méthode ; cette méthode permet de déterminer et d'ajuster les puissances de transmission maximales autorisées des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire quand lesdits stations se situent au voisinage d'une ou plusieurs zones de protection de l'utilisateur primaire (par exemple à 10 moins d'une distance de 40 km d'un'point particulier d'une des zones à protéger). La ou les REMs situées dans le ou les LCs (comme illustré par la figure 4) ou dans le ou les NMs (comme illustré par la figure 5) ont pour fonction de déterminer puis d'ajuster les puissances de transmission desdites stations de base radio afin de limiter les interférences aux seuils de protection admissible qui sont générées par lesdites stations sur les zones de protections ; chaque station voit sa puissance ajustée par la REM qui est 15 responsable de ladite station. La ou les REMs déterminent puis ajustent les puissances de transmission des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire afin de satisfaire aux contraintes suivantes : i. pour une zone définie comme étant à protéger et appelée zone de protection, un seuil de protection à respecter pour protéger ladite zone est appliqué à chacun des points de protection se situant à 20 l'intérieur la zone de protection pour une fréquence donnée, et ledit seuil de protection correspond à la limite admissible des interférences radio reçues des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire situées au voisinage de ladite zone sur ledit point à ladite fréquence, et aucun desdits seuils de protection se situant à l'intérieur de ladite zone ne doit être dépassé à la suite 25 de l'attribution des puissances de transmission des stations de base radio situées au voisinage de ladite zone, et où iv. chaque point de protection (p) se situant à l'intérieur de la zone de protection est associée à une ou plusieurs fréquences à protéger (0, et où v. la combinaison point de protection (p) et fréquence à protéger (f) est appelée contrainte de 30 protection , et où vi. pour chaque contrainte de protection (p, 0, il y a un nombre Np,f correspondant au nombre total de stations de base radio dans le voisinage de ce point de protection (p) autorisées à transmettre à la fréquence (0, et où vii. Qp,f est le seuil de protection pour le point (p) à la fréquence (0. 35 La figure 6 illustre les points de protection (p) se situant à l'intérieur d'une zone de protection, les fréquences à protéger (0 qui sont opérées par le réseau de l'utilisateur primaire à l'intérieur de ladite zone et les seuils de protection Qp,f associés à chaque point (p) pour chaque fréquence (0. les interférences reçues des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire sur les zones de protection sont calculées par la ou les REMs situées dans le ou les LCs (comme illustré par la figure 4) ou dans le ou les 40 NMs (comme illustré par la figure 5) à l'aide de modèles de propagation RF, des modèles numériques de terrain, des modèles d'occupation des sols ou encombrement hors-sol, des modèles numériques de bâti, des modèles statiques de climat, de réfractivité du sol, la permittivité de l'air, et en général, de toute donnée qui interfère la propagation des signaux RF. Page 6 La méthode qui consiste à ajuster les puissances de transmission des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire est caractérisée par les opérations suivantes : 1. dans le cas ou plusieurs REMs partage la même aire géographique, Chaque REM échange avec les autres REMs d'une manière synchronisée les informations des stations de base radio du 5 réseau de l'utilisateur secondaire dont la REM est responsable pour ajuster les puissances de transmission ; les informations échangées desdites stations sont : - la puissance de transmission en sortie de l'amplificateur de puissance configurée par l'opérateur secondaire pour chaque fréquence (f) opérée, et les paramètres des éléments antennaires qui sont la latitude, la longitude, la hauteur au- 10 dessus du sol, l'azimut, le « tilt », les patterns de radiation horizontaux et verticaux, le cas échéant les paramètres de « beamforming », et 2. pour chaque contrainte de protection (p, f) de chaque zone de protection, chaque REM doit individuellement déterminer la puissance de transmission sur la fréquence (f) à ne pas dépasser pour chaque station de base déployées au voisinage de ladite zone de telle sorte que la 15 contribution aux interférences de ladite station correspondant à la puissance de transmission moins le bilan de liaison radio entre ladite station et le point (p) est égale ou inférieure à 1/Npf du seuil de protection total admissible Qp,f de ladite contrainte ; il est à noter que la puissance ne peut pas être supérieure à la puissance maximum en sortie de l'amplificateur configurée par l'opérateur secondaire pour la fréquence (f) opérée, et 20 3. chaque REM individuellement doit ajuster la puissance de transmission pour la fréquence (f) opérée de chaque station de base en prenant la puissance la plus petite déterminée par l'étape précédente et correspondent à la puissance admissible pour la contrainte (p, f) la plus contraignant pour ladite station. Page 7 Une méthode de reconfiguration automatique des stations de base radio dans le contexte du LSA REVENDICATIONS(REVENDICATION 1) La méthode qui consiste à ajuster les puissances de transmission des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire est caractérisée par les opérations suivantes : 1. dans le cas ou plusieurs REMs partage la même aire géographique, Chaque REM échange avec les autres REMs d'une manière synchronisée les informations des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire dont la REM est responsable pour ajuster les puissances de transmission ; les informations échangées desdites stations sont : - la puissance de transmission en sortie de l'amplificateur de puissance configurée par l'opérateur secondaire pour chaque fréquence (f) opérée, et les paramètres des éléments antennaires qui sont la latitude, la longitude, la hauteur au-dessus du sol, l'azimut, le « tilt », les patterns de radiation horizontaux et verticaux, le cas échéant les paramètres de « beamforming », et 2. pour chaque contrainte de protection (p, 0 de chaque zone de protection, chaque REM doit individuellement déterminer la puissance de transmission sur la fréquence (f) à ne pas dépasser pour chaque station de base déployées au voisinage de ladite zone de telle sorte que la contribution aux interférences de ladite station correspondant à la puissance de transmission moins le bilan de liaison radio entre ladite station et le point (p) est égale ou inférieure à 1/Np,f du seuil de protection total admissible Qp,f de ladite contrainte ; il est à noter que la puissance ne peut pas être supérieure à la puissance maximum en sortie de l'amplificateur configurée par l'opérateur secondaire pour la fréquence (f) opérée, et 3. chaque REM individuellement doit ajuster la puissance de transmission pour la fréquence (f) opérée de chaque station de base en prenant la puissance la plus petite déterminée par l'étape précédente et correspondent à la puissance admissible pour la contrainte (p, 0 la plus contraignant pour ladite station. (REVENDICATION 2) La méthode selon la revendication 1 dans laquelle Ladite ou lesdites REMs déterminent puis ajustent les puissances de transmission des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire afin de satisfaire aux contraintes suivantes : j. pour une zone définie comme étant à protéger et appelée zone de protection, un seuil de protection à respecter pour protéger ladite zone est appliqué à chacun des points de protection se situant à l'intérieur la zone de protection pour une fréquence donnée, et ledit seuil de protection correspond à la limite admissible des interférences radio reçues des stations de base radio du réseau de l'utilisateur secondaire situées au voisinage de ladite zone sur ledit point à ladite fréquence, et 35iii. aucun desdits seuils de protection se situant à l'intérieur de ladite zone ne doit être dépassé à la suite de l'attribution des puissances de transmission des stations de base radio situées au voisinage de ladite zone, et où iv. chaque point de protection (p) se situant à l'intérieur de la zone de protection est associée à une ou plusieurs fréquences à protéger (0, et où 40 y. la combinaison point de protection (p) et fréquence à protéger (f) est appelée contrainte de protection , et où vi. pour chaque contrainte de protection (p, f), il y a un nombre Np,f correspondant au nombre total de stations de base radio dans le voisinage de ce point de protection (p) autorisées à transmettre à la fréquence (0, et où Page 8 Vii. Qp,f est le seuil de protection pour le point (p) à la fréquence (f). (REVENDICATION 3) La méthode selon la revendication 1 dans laquelle Ladite ou lesdites REMs sont situées dans le ou les LCs ou dans le ou les NMs et ont pour fonction de déterminer puis d'ajuster les puissances de transmission desdites 5 stations de base radio afin de limiter les interférences aux seuils de protection admissible qui sont générées par lesdites stations sur les zones de protections ; chaque station voit sa puissance ajustée par la REM qui est responsable de ladite station. (REVENDICATION 4) La méthode selon la revendication 1 dans laquelle lesdites interférences reçues des stations de base radio du 10 réseau de l'utilisateur secondaire sur les zones de protection sont calculées par la ou les REMs situées dans le ou les LCs (comme illustré par la figure 4) ou dans le ou les NMs (comme illustré par la figure 5) à l'aide de modèles de propagation RF, des modèles numériques de terrain, des modèles d'occupation des sols ou encombrement hors-sol, des modèles numériques de bâti, des modèles statiques de climat, de réfractivité du sol, la permittivité de l'air, et en général, de toute donnée qui interfère la propagation des signaux RF. 15