Brevet FR3092460A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Estimation du risque pour une CBSD d'être non autorisée à émettre sur un canal à proximité d'une DPA activée Brève description des dessins [0001] La [fig.1] montre l'architecture du CBRS (« Citizens Broadband Radio Service ») conformément à l'état de l'art. [0002] La [fig.2] montre un exemple de déploiement de CBSDs dans le voisinage de DPAs (« Dynamic Protection Areas ». [0003] La [fig.3] montre les échanges entre une CBSD et un SAS pour obtenir une auto- risation à émettre, ou « grant », conformément à l'état de l'art. [0004] La [fig.4] décrit les étapes pour ordonner une liste de canaux en fonction du risque d'interférence, conformément à la présente invention. [0005] La [fig.5] décrit de manière plus détaillée la procédure de la [Fig.4], en incluant un critère possible d'évaluation des canaux. [0006] La [fig.6] montre un exemple d'indication par le SAS des canaux disponibles, ordonnés selon le risque d'interférence, conformément à la présente invention. [0007] La [fig.7] montre un exemple dans lequel un canal est considéré comme non utilisable (conformément à l'étape 4.A de la procédure décrite [Fig.4]), pour une CBSD donnée, lorsque les DPA sont activées. 100081 La [ fig.8I montre un exemple où le risque d'interférence sur un canal c donné et une CBSD donnée est minimal. [0009] La [ fig.9I décrit les échanges permettant au SAS de fournir des canaux alternatifs en réponse à une demande de « grant ». DESCRIPTION DE L'INVENTION [0010] Etat de l'art sur le CBRS (Citizens Broadband Radio Service) [0011] Le CBRS est un service défini par l'autorité de régulation FCC (« Federal Commu- nications Commission », document 15-47) permettant le partage de fréquence sur la bande 3.5 GHz entre trois niveaux de priorités, ou 3 tiers : [0012] - les utilisateurs primaires (ou utilisateurs prioritaires), [0013] - les utilisateurs secondaires PAL (Priority Access Licensees), [0014] - les utilisateurs du troisième tiers GAA (General Authorized Access). [0015] Le Wireless Innovation Forum définit l'architecture ainsi que les protocoles du service CBRS, conformément aux exigences de la FCC. [0016] La [fig.11 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) 2 connectées à ce serveur SAS. Ces CBSDs peuvent être connectées directement au serveur SAS (ainsi qu'illustré par le « CBSD 4» dans la [Fig.1]), ou bien indirectement au travers d'un Serveur Proxy (SP) connecté à des CBSDs. [0017] Le Serveur Proxy (SP) est également appelé Domain Proxy (DP) dans le cadre du service CBRS. [0018] Le protocole entre le serveur SAS et des CBSDs ou entre le serveur SAS et un SP permet de contrôler les canaux utilisés par les CBSDs pour la transmission et / ou la réception radio, ainsi que la puissance maximale d'émission autorisée. [0019] Avant de commencer à émettre sur un ensemble contigu de canaux, une CBSD doit demander au SAS une autorisation d'émission ou « grant », à l'aide du message « grant Request », en indiquant une puissance d'émission maximale. [0020] Si une CBSD se situe dans le voisinage d'un utilisateur primaire, et que les canaux du « grant » se superposent avec cet utilisateur primaire, le SAS ne peut autoriser cc grant sans préalablement s'être assuré que l'agrégation des émissions des grants actuels, associés à d'autres CBSDs, et de ce nouveau grant ne dépasse pas le seuil autorisé. [0021] Les DPA « Dynarnic Protection Arcas » sont un exemple de zones associées à un uti- lisateur primaire. Ces zones ont la particularité de pouvoir être activées ou désactivées selon la présence ou non de l'utilisateur primaire. [0022] La présence d'un utilisateur primaire peut être détectée à l'aide de capteurs à proximité de ces DPAs et transmise au SAS. Une DPA peut également être activée par un utilisateur primaire via par exemple un portail web. Lorsqu'une DPA est active, l'agrégation des interférences des CBSDs ne doit pas dépasser un seuil prédéfini associé à cette DPA. [0023] Dans le cas où un SAS ne dispose pas de l'information sur le statut d'une DPA, celui-ci considère que la DPA est active. [0024] La [fig.2] montre un exemple déploiement de CBSDs dans le voisinage de DPAs. [0025] Lorsqu'une DPA est activée sur un canal donné, la totalité des interférences causées par les « grants » des CBSDs opérant sur ce canal ne doit pas dépasser un seuil prédéfini, en tout point de cette DPA. [0026] A intervalles réguliers (par exemple quotidiennement), le SAS détermine, en chaque point de DPA (avec une granularité prédéfinie, par exemple tous les 50 mètres), la liste des grants, dite « move list », devant être suspendus afin que l'agrégation des grants restants (non présents clans la « move list ») ne dépasse pas le seul prédéfini associé à cette DPA. [0027] Ce processus effectué à intervalles réguliers, est appelé CPAS (« Coordinated Periodic Activities among SASes »). D'autres opérations sont effectuées durant ce processus, non pertinentes pour la description de la présente invention. 3 [0028] La « move list » associée à une DPA est constituée de l'union de toutes les « move list » calculées en chacun des points de cette DPA. [0029] La procédure de calcul d'une [nove list est décrit dans l'exigence « R2-SGN-24 » du document « WINNF-TS-0112- CBRS Operational and Functional Requirements » publié par le Wireless Innovation Forum. [0030] Par exemple dans la [fig.2], la DPA 3 est constituée de deux points Pl et P2 à protéger. [0031] On suppose que toutes les CBSDs sur la figure ont un grant sur le même canal (par exemple 3550-3560 MHz). [0032] Chaque CBSD est connectée à un SAS. Il peut exister plusieurs SASes contrôlant différentes CBSDs déployées dans une même zone géographique. Dans cc cas les SASes doivent s'échanger, durant le CPAS les « grants » qu'ils contrôlent, de sorte que chaque SAS est en mesure de calculer l'interférence agrégée de toutes les CBSDs en un point donné. [0033] Les « movclists » en chaque point de la DPA 3 sont constituées des CBSDs indiquées en gras sur la [fig.2]. [0034] En Pl, la « move list » associée au canal 3550-3560 MHz est constituée de CBSD 2 et CBSD 3. [0035] En P2, la « move list » associée au canal 3550-3560 MHz est constituée de CBSD 5, CBSD 4 et CBSD 3. [0036] La « move list » associée à la DPA 3 sur le canal 3550-3560 MHz est l'union des « move lists » calculées pour chaque point de cette DPA et est donc constituée des CBSDs suivantes: CBSD 5, CBSD 2, CBSD 3, CBSD 4. [0037] Lorsque la DPA 3 sera activée, seule la CBSD 1, non présente dans la « move list » sera autorisée à émettre sur le canal 3550-3560 MHz. [0038] La [fig.3] montre les échanges entre une CBSD et un SAS pour obtenir un grant conformément à l'état de l'art. [0039] On suppose que la CBSD 2 est située dans le voisinage de DPA 1. On suppose que DPA 1 est activée sur le canal «3640-3650 MHz ». [0040] L'envoi du message « registration request » permet à la CBSD de fournir au SAS ses paramètres d'installation (tels que sa localisation et sa puissance maximale d'émission). Ces informations seront utilisées par le SAS pour déterminer les interférences de cette CBSD en un point donné du territoire. [0041] L'envoi du message « grant request » permet à la CBSD d'indiquer au SAS les canaux sur lesquels celle-ci demande l'autorisation d'opérer, ainsi que la puissance de transmission. [0042] Dans cet exemple, le SAS envoie la réponse SUCCESS, indiquant que le grant est accepté. La CBSD ne peut cependant pas encore émettre sur ce grant. En effet, une CBSD n'est autorisée à émettre qu'à la réception d'un message « hearbeat response » contenant la réponse « SUCCESS ». [0043] Pour chaque grant, la CBSD envoie ensuite un message « hearbeat request » à in- tervalle régulier. [0044] Selon l'état de l'art, le SAS ajoute automatiquement le grant à la « movc list » de chaque canal de DPA impacté par le grant, en attendant le prochain CPAS. Ainsi, dans cet exemple, comme la DPA 1 est activée sur l'un des canaux associés au grant, le SAS envoie la réponse SUSPENDED GRANT, indiquant que la CBSD n'est pas autorisée à émettre. [0045] Lors du prochain CPAS, le SAS recalcule les « movc list » associés à DPA I. Si le grant demandé par la CBSD 2 n'est pas inclus dans la [nove list, la CBSD 2 sera autorisée à émettre. Dans le cas contraire, la CBSD 2 continuera d'être suspendue tant que la DPA sera active. [0046] Ce mécanisme, bien que protégeant correctement les DPAs des interférences, résulte en une sous-utilisation du spectre. En particulier, lorsqu'une DPA est tout le temps activée (ou considérée comme activée, par exemple lorsqu'un SAS n'est pas en mesure de connaître le statut d'une DPA), la CBSD 2 sera suspendue le lendemain (et les jours suivants) si celle-ci se trouve dans la « movc list » d'une DPA à l'issue du prochain CPAS (et des CPAS des jours suivants), alors que d'autre canaux sont peut-être disponibles pour cette CBSD. Description de la présente invention [0047] La présente invention décrit un procédé pour déterminer le risque, pour une CBSD, d'être non autorisée à émettre sur un canal donné, lorsqu'une DPA située dans le voisinage de cette CBSD est active. [0048] Cette information sur le risque, pour un canal donné, d'être non autorisé peut être utilisée : par une CBSD, pour choisir les canaux à inclure dans une demande de « grant par le SAS, pour indiquer à une CBSD les canaux recommandés (par exemple lors d'une réponse à un message « grant request » ou lors d'une réponse à un message « heartbeat request »). [0049] La [fig.4] décrit les étapes pour déterminer le risque, pour une CBSD, d'être non autorisée à émettre sur un canal donné, lorsqu'une DPA située dans le voisinage de cette CBSD est active. [0050] Description des étapes 1 à 4 pour déterminer le risque, pour une CBSD, d'être non autorisée à émettre sur un canal donné [0051] A l'étape 1, la liste des points de DPA impactés par la CBSD est identifiée. Une CBSD impacte un point de DPA si celle-ci se situe à une distance de ce point in- férieurc à la distance de voisinage associée à cette DPA. [0052] Les étapes 2 à 4 sont ensuite réalisées pour chaque canal «e» sur lequel une CBSD est susceptible d'émettre (dans le cas du CBRS, les canaux sont de 10 MHz, de 3550 MHz à 3700 MHz). [0053] A l'étape 2, la variable «Interférence Risk(c) » est initialisée à 0. A l'issue de la procédure décrite [fig.4], plus la valeur de cette variable est élevée, plus le risque pour cette CBSD d'être suspendue sur le canal « e » est élevé. [0054] Les étapes 3 et 4 sont réalisées sur chaque point «p » de la DPA à protéger sur le canal «e ». [0055] Durant l'étape 3, l'interférence générée par la CBSD au point « p » et pour le canal «e » CBSD p c) est calculée à l'aide d'un algorithme de propagation radio (par exemple l'ITM). Ce calcul tient compte: [0056] - de la localisation de la CBSD, [0057] - de la puissance maximale d'émission de la CBSD (« maxEIRP »), [0058] - de sa hauteur d'antenne, [0059] - du gain d'antenne de la CBSD dans la direction du point à protéger, [0060] - du terrain (par exemple la nature du terrain et son l'élévation) entre la CBSD et le point considéré. [0061] Cette étape 3 peut n'être réalisée qu'une seule fois pour tous les canaux car la pro- pagation radio varie peu d'un canal à l'autre. [0062] Durant l'étape 4, une condition d'exclusion du canal, basée sur la valeur I_CBSD_p_c calculée lors de l'étape 3, est évaluée. Un exemple de condition d'exclusion du canal est décrit à la [fig.5]. [0063] Si la condition d'exclusion du canal est satisfaite, le canal est considéré comme non utilisable par la CBSD (cas 4.A) lorsque les DPAs sont actives. [0064] Sinon, la variable « Interference_Risk(c) », dont la valeur exprime le risque pour une CBSD d'être suspendue lorsqu'une DPA située à proximité de cette CBSD est activée, est augmentée en fonction de la valeur I_CBSD_p_c. Un exemple de mise à jour de cette variable est décrit en [fig.5]. [0065] A l'issue de cette procédure, plus la valeur de la variable « Interference_Risk(c) » est élevée pour un canal