Brevet FR3088161A1 — publié le 20200508

Page 1 Reconfiguration dynamique de puissance autorisée de stations de base radio en mouvement opérant sur des fréquences partagées DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 montre l'architecture du CBRS (Citizens Broadband Radio Service) conformément à l'état de l'art. La figure 2 montre l'état des autorisations d'émissions (dits « grants ») selon la localisation des stations de base radio (ou « CBSDs »), conformément à l'état de l'art. La figure 3 montre les échanges entre une CBSD et un SAS conformément à l'état de l'ait. La figure 4 montre la variation des états d'un grant associé à une CBSD en mouvement, conformément à la présente invention. La figure 5 montre les échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention. La figure 6 montre la variation de l'EIRP maximum autorisé pour un grant associé à une CBSD en mouvement, conformément à la présente invention. La figure 7 montre une alternative d'échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle l'EIRP maximum autorisé varie en fonction de la localisation. La figure 8 montre une alternative d'échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle l'itinéraire de la CBSD est fourni au SAS. La figure 9 montre une alternative d'échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle une grille des états d'un grant est calculée par le SAS. DESCRIPTION DE L'INVENTION Etat de l'art sur le CBRS (Citizens Broadband Radio Service) Le CBRS est un service défini par l'autorité de régulation FCC (Federal Communications Commission, document 15-47) permettant le partage de fréquence sur la bande 3.5 GHz entre trois niveaux de priorités ou 3 tiers : les utilisateurs primaires (ou utilisateurs prioritaires), les utilisateurs secondaires PAL (Priority Access Licensees), les utilisateurs du troisième tiers GAA (General Authorized Access). Le Wireless Innovation Forum définit l'architecture ainsi que les protocoles du service CBRS, 30 conformément aux exigences de la FCC. La figure 1 montre l'architecture du service CBRS. Un serveur centralisé SAS (Spectrum Access System), contrôle l'accès et l'utilisation du spectre des stations de base radio fixes appelées CBSDs (Citizens Broadband Radio Service Devices) connectées à ce serveur SAS. Ces CBSDs peuvent être connectées directement au serveur SAS (ainsi qu'illustré par le « CBSD 4 » dans la figure 1) ou bien 35 indirectement au travers d'un Serveur Proxy (SP) appelé et connecté à des CBSDs. Page 2 Le SP est aussi appelé Doma n Proxy (DP) dans le cadre du service CBRS. Le protocole entre le serveur SAS et des CBSDs ou entre le serveur SAS et un SP permet de contrôler les fréquences utilisées par les CBSDs pour la transmission et / ou la réception radio. Le serveur SAS détermine les fréquences autorisées pour un utilisateur secondaire ou du troisième tiers 5 en fonction de l'information sur l'utilisation du spectre pas les utilisateurs prioritaires fournie par des entités externes, par exemple la FCC ou le réseau ESC (« Environment Sensing Capability »), connectées au serveur SAS. Plusieurs technologies d'accès radio peuvent être utilisées par les CBSDs pour transmettre (par exemple, LTE-TDD, MulteFire, LTE-U). 10 La figure 2 montre l'état des « grants » selon la localisation des CBSDs, conformément à l'état de l'art. Dans cette figure, deux utilisateurs prioritaires sont déployés : une station satellite fixe (FSS I) et un émetteur broadband GWBL 1 (Grandfathered Wireless Broadband Licensee) associé à la zone GWPZ 1 (polygone au trait continu sur la figure 2). La station satellite FSS 1 utilise les fréquences de 3600 MHz à 3700 MHz. 15 La station GWPL 1 utilise les fréquences de 3650 MHz à 3700 MHz. Conformément aux règles définies par la FCC, l'agrégation des émissions des CBSDs déployées ne doivent pas dépasser un seuil prédéfini à l'emplacement de la station satellite (FSS 1) ainsi qu'en tout point de la zone GWPZ 1 associée à la station de base (GWBL 1). La figure 2 montre des « zones de voisinage » en pointillé autour des utilisateurs prioritaires. Lorsqu'une 20 CBSD se situe au-delà d'une zone de voisinage, le SAS considère que les interférences potentielles de cette CBSD sur l'utilisateur prioritaire sont négligeables. Ainsi, lorsqu'une telle CBSD demande au SAS une autorisation pour émettre sur des fréquences données (dite « grant »), le SAS est en mesure de répondre immédiatement à cette CBSD et de l'autoriser à émettre. 25 En revanche, lorsqu'une CBSD se situe à l'intérieur d'une zone de voisinage et demande au SAS un « grant » sur des fréquences qui se recoupent avec cette zone de voisinage, le SAS doit tenir en compte de l'ensemble des émissions des CBSDs situées dans cette zone de voisinage, avant de déterminer si la CBSD peut être autorisée à émettre. Cette opération peut-être effectuée à intervalles réguliers, par exemple une fois par jour. Tant que cette opération n'a pas été réalisée, le « grant » se trouve dans l'état « suspendu » et la CBSD n'est pas autorisée à émettre. Par exemple, le « grant » de la CBSD 3 dans la figure 2 se trouve dans l'état « suspendu ». En revanche, le « grant » de la CBSD 2 se trouve dans l'état « autorisé » car les fréquences demandées ne se recoupent pas avec la zone GWPZ 1. La figure 3 montre les échanges entre une CBSD et un SAS conformément à l'état de l'art. Lorsqu'une CBSD est installée et activée, le message « Registration Request » est envoyé au SAS. Ce message inclut les propriétés de la CBSDs telles que sa latitude, sa longitude, sa hauteur d'antenne radio, sa puissance maximale de transmission possible. Page 3 Lorsqu'une CBSD demande à émettre, le message « Grant Request » est envoyé au SAS. Ce message inclut les fréquences associées au grant. Pour chaque « grant », la CBSD doit envoyer au SAS le message « Heartbeat Request ». Lorsque le SAS répond avec la valeur « SUCCESS », la CBSD peut commencer à émettre. Lorsque le SAS répond avec 5 la valeur « SUSPENDED GRANT », la CBSD doit cesser toute transmission sur les fréquences associées à ce grant. Si une CBSD doit être déplacée, celle-ci doit préalablement cesser toute transmission et se désenregistrer du SAS. En effet, en déplaçant la CBSD il est possible que celle-ci se rapproche d'un utilisateur prioritaire et cause des interférences sur cet utilisateurs. 10 Ainsi, il n'est actuellement pas possible, pour des CBSDs en mouvement, d'utiliser la bande de fréquence du CBRS. Ceci réduit le domaine d'application du CBRS. La présente invention décrit une solution permettant à des CBSDs en mouvement de continuer à émettre tout en garantissant que l'utilisateur prioritaire n'est à aucun moment interféré par ces CBSDs. Description de la reconfiguration de CBSDs mobiles conformément à la présente invention 15 La figure 4 montre la variation des états d'un « grant » associé à une CBSD en mouvement, conformément à la présente invention. Dans cette figure, on suppose que les fréquences demandées par la CBSD se recoupent avec celles utilisées par la FSS. A l'instant TO, la CBSD I se situe hors de toute zone de voisinage. Le « grant » est donc dans l'état 20 autorisé. A l'instant TO+30 secondes, la CBSD 1 se situe dans la zone de voisinage de la FSS 1. Le « grant » est donc l'état suspendu. La figure 5 montre les échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention. Dans chaque « heartbeat » envoyé par la CBSD, sa latitude, sa longitude et sa hauteur 25 d'antenne radio sont transmises. Le SAS vérifie alors si la localisation de la CBSD et les fréquences du « grant » se recoupent ou non avec une zone de voisinage et ses fréquences associées. Si tel est le cas, le SAS répond au « Heartbeat Request » avec la valeur « SUCCESS ». Dans le cas contraire, le SAS répond avec la valeur « SUSPENDED GRANT ». 30 L'intervalle entre deux « Heartbeat Request » doit être suffisamment court pour éviter qu'une CBSD ne pénètre dans une zone de voisinage entre deux « Heartbeat Requests ». Plutôt que d'être basé sur un intervalle de temps prédéfini, l'intervalle entre deux envois de « Heartbeat Request » peut être basé sur une distance prédéfinie. L'envoi de la localisation d'une CBSD est ainsi envoyé au SAS chaque fois que la CBSD a parcouru une distance supérieure à la distance prédéfinie 35 depuis le précédent envoi de sa localisation. Le SAS peut par ailleurs utiliser une marge et considérer qu'un « grant » doit être suspendu dès lors que la CBSD associée à ce « grant » se situe à une distance inférieure à cette marge de la zone de voisinage. Page 4 Les figures 4 et 5 illustrent la présente invention dans le contexte du CBRS. Cette invention est applicable à tout autre service de partage de spectre dans lequel un contrôleur de spectre (dit « SAS » dans le cas du CBRS) est connecté à des stations de bases radio (dites « CBSDs » dans le cas du CBRS). Ainsi, les étapes décrites figures 4 et 5 peuvent être généralisées comme suit: 5 i. Envoi au contrôleur d'accès au spectre de la localisation de chaque station de base radio en mouvement, incluant sa latitude, sa longitude et sa hauteur d'antenne radio, à intervalles de temps réguliers, ü. Identification, parmi toutes les stations de base radio en mouvement, de celles qui se situent dans une ou plusieurs zones de voisinage autour d'un utilisateur prioritaire. 10 iii. Dans le cas où une station de base radio ne se situe dans aucune zone de voisinage, envoi par ledit contrôleur d'un message autorisant la station de base radio à continuer à émettre. iv. Dans le cas où une station de base radio se situe dans une ou plusieurs zones de voisinage : a. identification, pour chaque zone de voisinage, des autorisations d'émissions associées à cette station de base radio et dont les fréquences d'émission se recoupent avec les fréquences associées à la dite zone 15 de voisinage, b. suspension de chaque autorisation d'émission identifiée en a. La figure 6 montre la variation de la puissance EIRP (ou Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente) maximale autorisée pour un « grant » associé à une CBSD en mouvement, conformément à la présente invention. 20 Dans cette figure, la CBSD1 demande à TO un « grant » dont la puissance maximale demandée est de 30 dBm/MHz. Cet exemple suppose que le SAS se réserve une marge d'interférence pouvant être utilisée à tout moment. A l'instant TO, la CBSD 1 se situe hors de toute zone de voisinage. Le « grant » est donc dans l'état 25 autorisé. A l'instant T0+30 secondes, la CBSD 1 se situe dans la zone de voisinage de la FSS 1. Le SAS calcule l'EIRP maximum pouvant être autorisé pour cette CBSD1, étant donné l'interférence causée par cette CBSD sur la FSS 1 et la marge d'interférence restante. L'EIRP maximum autorisé devient 20 dBm / MHz. 30 La figure 7 montre les échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle l'EIRP maximum autorisé varie en fonction de la localisation. Cette puissance maximale de transmission autorisée est calculé par le SAS en tenant compte des puissance maximales de transmission autorisées des CBSDs se trouvant dans les mêmes zones de voisinage, de sorte que l'agrégation de toutes les émissions ne dépasse pas un seuil prédéfini en chaque 35 point où se situe un utilisateur prioritaire. Lorsque l'EIRP doit être réduit, comme dans l'exemple de la figure 6, le SAS termine le « grant » et indique une nouvelle valeur d'E1RP maximum autorisé. La CBSD demande alors un nouveau « grant » en incluant la valeur fournie par le SAS. Page 5 Dans une alternative, la CBSD se reconfigure à la réception du heartbeat incluant la nouvelle valeur d'EIRP maximum autorisé et il n'est pas nécessaire de faire une nouvelle demande de « grant ». La figure 8 montre une alternative d'échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle l'itinéraire de la CBSD est fourni au SAS. 5 L'itinéraire de la CBSD peut par exemple être décrit comme une liste de points, chaque point étant défini par une latitude, une longitude et une hauteur d'antenne radio. Le SAS identifie les zones de voisinage qui se recoupent avec cette liste de points et dont les fréquences associées se recoupent avec les fréquences du « grant ». Pour chaque point, le SAS indique alors si le « grant » doit être suspendu ou autorisé. 10 La figure 9 montre une alternative d'échanges entre une CBSD en mouvement et un SAS conformément à la présente invention, dans laquelle une grille des états d'un « grant » est calculée par le SAS. Lors de la demande de « grant », la CBSD fournit au SAS la zone sur laquelle celle-ci est susceptible de se trouver, pour une période donnée (par exemple la journée). Le SAS construit alors une grille de points sur cette zone, et détermine pour chaque point de cette zone (par exemple tous les 50 mètres), si la CBSD 15 est autorisée ou non à émettre, en fonction de la présence ou non d'une zone de voisinage en ce point et sur les fréquences demandées par la CBSD. La grille est ensuite transmise à la CBSD dans le message « Grant Response ». La CBSD peut alors déterminer de manière autonome si celle-ci peut transmettre ou non, REVENDICATIONS1) Un procédé pour configurer dynamiquement, par un contrôleur d'accès au spectre, la puissance maximale de transmission autorisée des stations de base radio en mouvement et connectées au dit contrôleur, opérant sur des fréquences partagées, et dont la localisation est susceptible de varier au cours du temps, afin de garantir que l'agrégation des émissions radio de toutes les stations de base radio opérant sur les dites fréquences partagées est inférieure à un seuil prédéfini, en chaque point où se situe un utilisateur prioritaire utilisant au moins l'une desdites fréquences partagées avec ces stations de base radio, caractérisée par les opérations suivantes : i. Envoi au contrôleur d'accès au spectre de la localisation de chaque station de base radio en mouvement, incluant sa latitude, sa longitude et sa hauteur d'antenne radio, à intervalles de temps réguliers, ii. Identification, parmi toutes les stations de base radio en mouvement, de celles qui sc situent dans une ou plusieurs zones de voisinage autour d'un ou plusieurs utilisateurs prioritaires. iii. Dans le cas où une station de base radio ne se situe dans aucune zone de voisinage, envoi par le dit contrôleur d'un message autorisant la station de base radio à continuer à émettre. iv. Dans le cas où une station de base radio se situe dans une ou plusieurs zones de voisinage: a. identification, pour chaque zone de voisinage, des autorisations d'émissions associées à cette station de base radio et dont les fréquences se recoupent avec les fréquences associées à cette zone de voisinage, b. suspension de chaque autorisation d'émission identifiée en a. 2) La méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la localisation d'une station de base radio est préalablement transmise au dit contrôleur d'accès au spectre sous la forme d'un itinéraire planifié constitué d'une liste de points, chaque point étant défini par une latitude, une latitude et une hauteur d'antenne radio. 3) La méthode selon les revendications 1 à 2, caractérisée en ce que ledit contrôleur d'accès au spectre transmet une puissance maximale de transmission autorisée, pour chaque autorisation d'émission se recoupant avec une ou plusieurs zones de voisinage autour d'un ou plusieurs utilisateurs prioritaires et ou cette puissance maximale de transmission autorisée est identifiée en tenant compte des puissance maximales de transmission autorisées des stations de base radio se trouvant dans les dites zones de voisinage, de sorte que l'agrégation de toutes les émissions ne dépasse pas un seuil prédéfini en chaque point où se situe un utilisateur prioritaire. 4) La méthode selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la zone dans laquelle une station de base radio est susceptible de se situer durant une période donnée est préalablement transmise au dit contrôleur, et dans laquelle le dit contrôleur détermine pour chaque point de cette zone, si la station de base radio est autorisée ou non à émettre, en fonction de la présence ou non d'une ou plusieurs zones de voisinage autour d'un ou plusieurs utilisateurs prioritaires d'une zone de voisinage en ce point et sur les fréquences d'émission demandées par la station de base radio, puis transmet cette information à la station de base radio. 5) La méthode selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la localisation de chaque station de base radio est envoyée au dit contrôleur à chaque fois que la station de base radio a parcouru une distance supérieure à une distance prédéfinie depuis le précédent envoi de sa localisation.