Brevet FR3091088A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : "PROCEDE POUR FOURNIR UNE CONNECTIVITE RADIOMOBILE DANS UN ESPACE CONFINE PAR UNE ANTENNE DE TELEVISION EXTERIEURE ET SYSTEME ASSOCIE" Domaine technique de l'invention [0001] L'invention concerne un procédé pour fournir une connectivité radio-mobile à l'intérieur d'un espace contraint, tel qu'un bâtiment ou une maison. [0002] L'invention trouve une application privilégiée pour permettre à des terminaux mobiles se trouvant au sein d'espaces confinés ou contraints, de communiquer avec des réseaux radio-mobiles extérieurs, notamment de type 4G (4ème Génération) selon le standard LTE (Long Terra Evolution en anglais) et/ou 5G (Sème Génération). [0003] En particulier, l'invention peut fonctionner simultanément avec des stations de base 4G-LTE et des stations de base 5G-NR (New Radio en anglais) selon le mode de connectivité duale (UTRA-NR Dual Connectivity en anglais) tel que défini dans la norme 3GPP. [0004] Toutefois, l'invention ne s'applique pas uniquement à des réseaux de type 4G et/ou 5G mais plus généralement, à tout type de réseau radio-mobile opérant dans des domaines des fréquences UHF (Ultra High Frequency en anglais). Ces fréquences dites "ultra hautes" sont généralement comprises entre 300 MHz et 3 GHz, en particulier entre 300 MHz et 1 GHz et plus particulièrement entre 450 MHz et 960 MHz. [0005] Par la suite, le terme terminal désignera tout dispositif communicant - tel qu'un or- dinateur PC (Personal Computer en anglais), un téléphone portable ou un téléphone intelligent (smartphone en anglais), une tablette ou tout type d'objet connecté - compatible avec la norme ou le standard de communication 4G-LTE et/ou 5G-NR ( New Radio en anglais) et/ou Wi-Fi. [0006] On comprend qu'un espace dispose d'une connectivité radio-mobile, lorsqu'il présente un niveau de couverture radiofréquence suffisant pour permettre à un terminal d'accéder à un réseau de communication radio-mobile. [0007] La couverture radiofréquence est estimée notamment en fonction de la puissance moyenne radiofréquence du signal reçu à la fréquence de travail, exprimée en dBm, par rapport à un seuil de référence. [0008] Selon les données statistiques des opérateurs radio-mobiles, environ 80% du trafic de données mobiles est actuellement consommé à l'intérieur de bâtiments (e.g. logements, bureaux, centres commerciaux, gares, etc). Or, la qualité des signaux radio-mobiles reçus par les terminaux mobiles à l'intérieur de ces espaces contraints ou confinés peut 2 être fortement dégradée, notamment en raison de l'atténuation ou de la réflexion des ondes radiofréquences occasionnée par la structure même des bâtiments. [0009] En raison d'une pénétration de ces signaux radio-mobiles difficile voire inexistante à l'intérieur des bâtiments, l'espace intérieur ne dispose pas d'une couverture radiofréquence susceptible de fournir un accès à un réseau de communication radio-mobile ( i.e. absence de connectivité radio-mobile). [0010] Dans le cas où l'accès au réseau radio-mobile est possible, la connectivité reste souvent très insatisfaisante (Le. taux d'accessibilité trop faible), dans le sens où elle ne permet pas à un utilisateur d'un terminal de communiquer dans de bonnes conditions ( e.g. téléchargement de données, communication audio/vidéo en temps réel). Arrière-plan technique [0011] Cette situation pousse les opérateurs radio-mobiles à augmenter les puissances d'émission des signaux radio-mobiles émis par les stations de base (base stations en anglais) des réseaux radio-mobiles et/ou à augmenter la densité de stations de base déployées. [0012] Toutefois, cette approche est désavantageuse, dans la mesure où les modifications apportées aux réseaux sont coûteuses et qu'elles contribuent à augmenter leur complexité et leur consommation énergétique (e.g. installation de nouveaux équipements à alimenter et à entretenir). [0013] Par ailleurs, cette approche n'est pas souhaitable car elle contribue à augmenter le niveau de pollution électromagnétique ainsi que l'exposition des utilisateurs aux ondes électromagnétiques, notamment à proximité des stations de base. [0014] Au vu de ces différents inconvénients, des systèmes de communication radio- fréquences dits petites cellules et relais radio ont été proposés. Cette approche consiste à distribuer des répéteurs ou relais radiofréquences à faibles puissances radio à l'intérieur des bâtiments, de manière à augmenter la densité de cellules de couverture. [0015] Sur le marché, il existe aussi des systèmes fcmto-cellulaires ou pico-cellulaires configurés pour ajuster de manière dynamique la puissance et la fréquence des signaux émis à destination des terminaux mobiles. [0016] Toutefois, de tels systèmes ne sont pas satisfaisants notamment pour les raisons suivantes. [0017] Sur le plan des performances, le gain apporté par ces systèmes en termes de débits de transmission reste faible et la gestion des interférences reste difficile à mettre en oeuvre. [0018] Sur le plan énergétique, l'alimentation électrique de l'ensemble des relais pico- cellulaires ou femto-cellulaires peut rendre le système très énergivore, malgré la mise en oeuvre de mécanisme de mise en veille des cellules inactives. 3 100191 Enfin, l'installation et le maintien des relais sont très contraignants pour les opérateurs radio-mobiles. [0020] Par ailleurs, les opérateurs radio-mobiles ont été amenés à faire l'acquisition de licences pour exploiter des bandes de fréquences inférieures au GHz, de manière à fournir une couverture de hase à l'intérieur des bâtiments. Toutefois, l'acquisition de telles bandes de fréquences se négocie actuellement à des prix prohibitifs. Résumé de l'invention [0021] Un objectif de l'invention est de pallier à l'un au moins des inconvénients précités. [0022] A cet effet, l'invention propose un procédé de communication entre au moins une station de base d'un réseau radio-mobile, de préférence de type LTE et/ou 5G, et au moins un terminal situé dans un espace confiné, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: a) réception par au moins une antenne de télévision extérieure audit espace confiné, dans une bande de fréquences UHF, notamment comprises entre 450 MHz et 960 MHz, d'une pluralité de signaux radiofréquences comprenant d'une part, au moins un signal radio-mobile émis par ladite au moins une station de hase du réseau radio-mobile, de préférence conformément au standard LTE et/ou 5G, et comprenant d'autre part un signal de télévision; h) transmission de ladite pluralité de signaux radiofréquences, par un lien de communication filaire, entre ladite au moins une antenne de télévision extérieure et un module de traitement des signaux radiofréquences, ce module de traitement étant situé à l'intérieur dudit espace confiné; c) extraction par le modifie de traitement dudit au moins un signal radio-mobile; d) diffusion à l'intérieur de l'espace confiné dudit au moins un signal radio-mobile extrait par le module de traitement et e) réception par le terminal dudit signal diffusé. [0023] Sur le lien descendant (i e. de la station de base vers le terminal), la diffusion du signal radio-mobile reçu de la station de base par l'intermédiaire de ladite au moins une antenne extérieure par le module de traitement permet avantageusement d'améliorer la connectivité au réseau radio-mobile pour un terminal situé à l'intérieur de l'espace confiné. De préférence, une connectivité de type LTE et/ou 5G peut être avantageusement fournie à un terminal se trouvant à l'intérieur de l'espace confiné. [0024] Selon une particularité de l'invention, le procédé comprend en outre, entre l'étape c) et l'étape d), une étape de transposition de fréquence, selon laquelle ledit au moins un signal radio-mobile extrait est transposé sur une fréquence différente de celle à laquelle ledit signal radio-mobile a été reçu, de manière à fournir au moins un signal transposé en fréquence, ladite étape de transposition étant effectuée par ledit module de traitement. [0025] La conversion de fréquence permet avantageusement de transposer le signal radio- mobile dans une autre bande de fréquences, par exemple parmi les bandes de fréquences allouées aux transmissions 4G/5G. [0026] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre, entre l'étape c) et l'étape d), une étape de conversion, lors de laquelle ledit au moins un signal radio-mobile extrait est converti selon un standard spécifique de manière à fournir au moins un signal converti, l'étape de conversion étant effectuée par le module de traitement. [0027] De cette manière, la couverture radio peut être adaptée selon les préférences et/ou les capacités de communication du terminal situé dans l'espace confiné. En particulier, une couverture sans fil, par exemple de type Wi-Fi, plus adaptée aux communications en intérieur peut être avantageusement fournie au terminal à partir des signaux radio-mobiles 4G/5G reçus selon le standard 4G/5G via ladite au moins une antenne de télévision extérieure. [0028] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre, entre l'étape c) et l'étape d), une étape d'amplification, lors de laquelle ledit au moins un signal radio-mobile extrait est amplifié par le module de traitement. [0029] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre les étapes suivantes : c) une étape d'émission d'un signal radio-mobile par le terminal à destination d'au moins une station de base du réseau radio-mobile, fi une étape de réception par la station de base du signal radiofréquence émis par le terminal. [0030] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre : g) une étape d'interception par le module de traitement d'un signal radiofréquence émis par le terminal; h) une étape d'émission par ledit module de traitement, d'un signal radiofréquence obtenu à partir du signal radiofréquence reçu du terminal, à destination de ladite au moins une station de base du réseau radio-mobile ; et i) une étape de réception, par la station de base du signal radiofréquence émis par le module de traitement. [0031] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre, entre l'étape g) et l'étape h), une étape d'amplification, lors de laquelle le signal radiofréquence reçu est amplifié par le module de traitement. [0032] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre, entre l'étape g) et l'étape h), une étape de transposition de fréquence, lors de laquelle le signal radiofréquence reçu est transposé sur une fréquence différente de celle à laquelle le signal radiofréquence a été reçu, l'étape de transposition étant effectuée par le module de traitement. [0033] Selon une autre particularité de l'invention, le procédé comprend en outre une étape de conversion, lors de laquelle, le signal radiofréquence reçu est converti par le module de traitement selon le standard LTE et/ou 5G. [0034] Selon une autre particularité de l'invention, la fréquence à laquelle ledit au moins un signal est transposé est allouée de manière dynamique par le module de traitement. [0035] Selon une autre particularité de l'invention, l'amplification est réalisée de manière dynamique par le module de traitement. [0036] L'invention vise également un système pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-avant, le système comprenant: - au moins une station de base d'un réseau radio-mobile, ladite au moins une station de hase étant apte à émettre et/ou recevoir des signaux radio-mobiles ; - au moins une antenne de télévision extérieure à un espace confiné, ladite au moins une antenne étant apte à recevoir des signaux radiofréquences dans une bande de fréquences UHF, notamment comprises entre 450 MHz et 960 MHz; - un module de traitement des signaux radiofréquences, le module de traitement étant installé dans l'espace confiné et comportant un moyen d'extraction adapté pour extraire au moins un signal radio-mobile parmi les signaux radiofréquences de ladite bande de fréquences ainsi qu'une antenne apte à émettre et/ou recevoir un signal radiofréquence ; - un lien de communication filaire reliant l'antenne de télévision extérieure audit module de traitement ; - au moins un terminal apte à recevoir et/ou émettre au moins un signal radiofréquence depuis ou vers ledit module de traitement, ledit au moins un terminal étant situé dans l'espace confiné. [0037] Selon une particularité de l'invention, le moyen d'extraction adapté pour extraire au moins un signal radio-mobile parmi les signaux radiofréquences de ladite bande de fréquences est choisi parmi : au moins un diplexcur, un triplexeur, un quadriplexcur ou une combinaison de ceux-ci. [0038] Selon une particularité de l'invention, le moyen d'extraction est un diplexeur. [0039] Selon une particularité de l'invention, le moyen d'extraction comprend: - un étage de séparation incluant un port d'entrée et n ports de sortie, ledit étage de séparation étant configuré pour répartir fréquentiellement les signaux reçus de l'antenne extérieure sur les ports de sortie; - un étage de combinaison comprenant au moins un composant incluant m