FR2754967A1

FR2754967A1 - Systemes de telephonie mobile

Info

Publication number: FR2754967A1
Application number: FR9712750A
Authority: FR
Inventors: Howard John Thomas; Rupinder Singh Oberoi; Christopher Parker; Philippe Jones
Original assignee: Motorola Ltd
Current assignee: Motorola Solutions UK Ltd
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1998-04-24
Anticipated expiration: 2017-10-13
Also published as: ES2130087A1; SE517904C2; FI973979A; SE9703784D0; GB2320646A; MY118048A; SE9703784L; GB9621797D0; FI973979A0; US6141546A; ID18749A; GB2320646B; CN1148095C; FR2754967B1; CN1183016A; DE19745814A1; FI116023B; ES2130087B1

Abstract

Dans un système de communication cellulaire mobile, les stations de base adjacentes BS1 à BS4 se voient attribuer des choix différents de voies de fréquence différentes afin de communiquer avec des mobiles dans leurs cellules (10, etc.). Afin d'améliorer la capacité et la qualité du système, une station de base choisit une voie de fréquence qui ne lui est pas attribuée ou qui n'est attribuée à aucune station voisine et établit des communications d'essai sur cette voie de fréquence avec des mobiles (par exemple MS1) dans cette cellule. La station de base évalue la performance potentielle de cette voie de fréquence et les stations de base voisines peuvent contrôler les interférences potentielles sur cette voie de fréquence. Les informations ainsi rassemblées peuvent être analysées par une station de mise à jour d'opérations OMC.

Description

Titre Systèmes de téléphonie mobile Domaine de l'invention La présente

invention concerne des systèmes de téléphonie mobile cellulaire et plus particulièrement le contrôle et l'attribution des voies de fréquence dans de

tels systèmes.

Arrière-plan technologique de l'invention

Description générale des systèmes de téléphonie mobile

cellulaire Un système de téléphonie mobile cellulaire, tel qu'un GSM (Global System for Mobile Communication), comprend essentiellement un ensemble de stations de base

et un certain nombre d'unités ou stations mobiles.

(Chaque station de base est une station de réception et d'émission combinée destinée à une communication bidirectionnelle avec les unités mobiles.) Les stations de base se trouvent dans des positions géographiquement fixes et les unités mobiles sont en général des unités portables qui peuvent être déplacées relativement librement dans la région couverte par les stations de base. Les stations de base sont bien sûr couplées les unes aux autres. En général, on les appelle stations d'émission de base (BTS) qui sont groupées en groupes, chacun d'eux étant supporté par un dispositif de commande de sous-systèmes de base (BSC). Les BTS et BSC forment ensemble une station de sous-système de base (BSS), et les BSS sont à leur tour groupés en groupes, chacun d'entre eux étant supporté par un centre de commutation mobile (fixe) (MSC). Il existe des liaisons de communication fixes (par exemple les lignes privées ou le réseau téléphonique public commuté, RTPC) entre les BTS, BSS et MSC et entre le système en général et d'autres systèmes de communication (par exemple le système téléphonique public), alors que la communication entre les BTS et les systèmes mobiles se fait bien évidemment par voie radioélectrique. On appellera les stations de base (ou tout simplement "stations") plus les stations de commande et les liaisons associées le "système fixe"; la totalité du système est composée du système fixe et des

mobiles (unités mobiles).

Bien évidemment, le système doit pouvoir assurer une communication avec de nombreuses unités mobiles simultanément. En gros, chaque station peut communiquer avec des unités mobiles à l'intérieur d'une région (appelée cellule) qui l'entoure. La taille de la cellule est déterminée par une certaine quantité de facteurs, tels que la puissance de l'émetteur et la sensibilité du récepteur de la station de base, et de caractéristiques géographiques comme les collines ou les grands immeubles, les interférences provenant d'autres stations de base et ainsi de suite. Les cellules doivent se chevaucher dans une certaine mesure de sorte qu'il n'y a pas d'espace ne

se trouvant pas à l'intérieur d'au moins une cellule.

Un système donné se voit attribuer une bande de fréquence et la bande de fréquence est divisée en voies de fréquence. Dans un système analogique, une station peut communiquer avec plusieurs unités mobiles en même temps, en utilisant une voie différente pour chaque unité mobile. Dans un système numérique, chaque voie de fréquence est normalement divisée en plusieurs voies

temporelles, chacune pouvant acheminer un appel unique.

Les voies de fréquence d'un système numérique sont parfois appelées tout simplement "fréquences", les voies temporelles comprises dans ces fréquences étant appelées "voies"; dans le présent document, on utilisera le terme "voie" pour désigner une fréquence dans un système analogique et une fréquence, éventuellement plus une voie

temporelle, pour un système numérique.

Un mécanisme est nécessaire pour affecter une voie à une unité mobile lorsqu'une communication avec cette unité mobile est demandée. Ceci est obtenu en utilisant une voie particulière comme voie de commande. Lorsqu'une unité mobile se trouve à l'état inactif ou de repos, et qu'aucune communication n'est en cours, elle contrôle la voie de commande. Si un appel est effectué, l'unité mobile et la station communiquent initialement entre elles sur la voie de commande. La station affecte l'une des autres voies à l'appel et fait passer cette

affectation à l'unité mobile sur la voie de commande.

L'appel lui-même (c'est-à-dire la communication vocale et de données) passe ensuite entre la station et l'unité mobile en utilisant la voie affectée (l'unité mobile se trouvant dans l'état actif). La quantité de communications sur la voie de commande est faible et cette voie peut donc être partagée par un grand nombre

d'unités mobiles relativement facilement.

Connaissance de la position des mobiles Dans tout système pratique, il est nécessaire que la position de chaque unité mobile soit connue, au moins approximativement, à la fois par l'unité mobile et le système fixe. La voie de commande est utilisée pour maintenir cette connaissance du système. Chaque station de base diffuse des informations d'identification sur sa propre voie de commande et chaque unité mobile contrôle la voie de commande. (Les unités mobiles font cela sur une base périodique afin de réduire au minimum la consommation de puissance dans l'état de repos.) Chaque unité mobile contrôle la voie de commande afin d'identifier une cellule donnant des signaux de commande d'une intensité adéquate. (Un mobile peut bien évidemment se trouver en une position à laquelle deux cellules ou plus se chevauchent; dans ce cas, il choisit l'une des cellules possibles.) Si l'unité mobile trouve que les signaux de commande provenant d'une autre cellule sont sensiblement plus forts que ceux de la cellule dans laquelle elle se trouve, elle passe à cette nouvelle cellule. Chaque unité mobile sait donc o elle se trouve dans le système, c'est-à-dire dans quelle cellule elle se

trouve.

Une unité mobile peut bien évidemment être déconnectée du système, par exemple si elle est éteinte ou qu'elle se trouve séparée du système fixe par un

obstacle ou bien hors de la portée géographique de celui-

ci. Lorsqu'un tel mobile entre dans le système, c'est-à-

dire qu'il détecte d'abord les signaux sur la voie de commande et qu'il détermine dans quelle cellule il se trouve, il envoie un signal au système fixe annonçant sa présence dans cette cellule. Si l'unité mobile se déplace ensuite suffisamment loin du système, il envoie de nouveau un signal au système fixe (par l'intermédiaire de la station locale) afin d'annoncer au système fixe sa nouvelle position. Le système fixe sait donc o se trouve le mobile. En pratique, il peut être approprié de grouper les cellules en groupes dans le système fixe, une unité mobile informant le système fixe d'un changement de position uniquement si elle se déplace d'un groupe de cellules à un autre. (Ce groupement peut être mis en correspondance avec le groupement de BTS en groupes par BSC, ou de BSS en groupes par MSC.) Ainsi, l'unité mobile sait dans quelle cellule elle se trouve, mais le système fixe ne connaitra la position de l'unité mobile que dans une zone comprenant plusieurs cellules. Ainsi, lorsque l'unité mobile initie un appel, elle communique avec une station particulière, mais si l'unité mobile est appelée, le système fixe devra faire en sorte que plusieurs stations tentent à tour de rôle de communiquer avec

l'unité mobile.

Un mobile peut bien évidemment se déplacer d'une cellule à une autre lorsqu'il se trouve dans l'état actif, c'est-à-dire lorsqu'une communication est en cours. Le système (soit la station de base, soit le mobile) reconnaît cela lorsqu'elle constate que la qualité ou l'intensité du signal entre le mobile et la station tombe en dessous d'un niveau acceptable. Le système est normalement conçu pour permettre au mobile de choisir une nouvelle cellule et de commuter sa liaison entre la cellule actuelle et la nouvelle cellule grâce à une communication appropriée sur la voie de commande, tout en maintenant la communication en cours. Dans ce cas, le système fixe sera bien sûr informé du changement de cellule par le mobile même si ce changement se fait à

l'intérieur d'un groupe de cellules unique.

Attribution de fréquences Tel que mentionné ci-dessus, tout système particulier utilise une bande de fréquence particulière et cette bande est divisée en un grand nombre de voies de fréquence distinctes. Ces voies de fréquence doivent être

réparties entre les différentes stations du système.

Il est bien sûr nécessaire de conserver une communication sens montant entre les unités mobiles et les stations et une communication sens descendant entre les stations et les unités mobiles séparément. Dans certains types de systèmes numériques, ceci est accompli en utilisant différentes voies temporelles dans une voie de fréquence unique pour les communications sens montant et sens descendant. pans des systèmes analogiques et d'autres types de systèmes numériques, la bande de fréquence est divisée en deux sous-bandes séparées permettant les communications sens montant et sens descendant. Toutefois, les deux sous-bandes présentent en général un nombre identique de voies de fréquence et la répartition des voies de fréquence des deux sous-bandes entre les stations de base est généralement identique. On peut donc parler en général d'une bande de fréquence unique (c'est-à-dire un ensemble unique de voies de fréquence) même si cette bande est en fait divisée en des

sous-bandes sens montant et sens descendant séparées.

Afin de maximiser le nombre des voies de fréquence dans une bande de fréquence, les voies de fréquence sont en général placées très près les unes des autres de sorte qu'il y a un risque d'interférence entre les voies de fréquence adjacentes. Il est donc nécessaire de répartir les voies de fréquence entre les stations de telle sorte qu'aucune station ne présente deux voies de fréquence adjacentes. Tel que mentionné ci-dessus, chaque station peut communiquer avec des unités mobiles à l'intérieur de sa propre cellule; c'est de cette façon qu'une cellule est définie. De plus, les cellules des stations du système se chevauchent de sorte qu'il n'y a aucun espace qui n'est pas contenu dans au moins une cellule. Ceci signifie qu'il y a des endroits auxquels les cellules se chevauchent et que certains endroits sont couverts par au moins trois cellules. Il est important de réduire au minimum les risques d'interférence entre des cellules adjacentes, et la répartition des voies de fréquence

entre les stations doit être choisie en conséquence.

Pour se faire, il est raisonnable de diviser les voies de fréquence selon une séquence cyclique en un nombre approprié de groupes; ainsi, pour 12 groupes, le groupe 0 comprendra les voies de fréquence 0, 12, 24, etc., le groupe 1 comprendra les voies de fréquence 1, 13, 25, etc. et ainsi de suite. Des groupes peuvent ensuite être attribués aux stations de sorte que deux

cellules adjacentes n'appartiennent pas au même groupe.

Le modèle de cellule le plus simple et dans un sens "idéal" serait hexagonal, et ce modèle ne nécessiterait que trois groupes afin d'éviter des conflits entre des cellules adjacentes. Toutefois, en pratique, la taille des cellules peut différer sensiblement. Par exemple, il est souhaitable d'adapter en gros la taille des cellules à la densité souhaitée des unités mobiles (par exemple en choisissant de façon appropriée la puissance de transmission de la station). Ainsi, une cellule de grande dimension peut être entourée par plus de six autres cellules et le nombre de groupes peut par conséquent être

sensiblement supérieur à trois.

La forme et la taille des cellules sont également affectées par des facteurs géographiques tels que des collines, les restrictions sur les endroits o les stations peuvent être situées, des signaux parasites provoqués par une densité importante d'immeubles, etc. On comptera également des petites cellules requises pour couvrir des régions protégées se trouvant dans de grandes cellules. Certains de ces facteurs peuvent affecter différemment des voies de fréquence différentes de sorte que la taille des cellules peut varier légèrement d'une voie de fréquence à l'autre. En outre, le système peut se développer avec le temps, en général lors de l'ajout d'autres stations de base nécessaires pour répondre à

l'augmentation du trafic.

Un emplacement de station unique peut présenter deux ou plusieurs réseaux d'antennes ayant des couvertures différentes. Logiquement, c'est-à-dire fonctionnellement, un tel emplacement peut être considéré comme (et traité dans le présent document comme) deux stations distinctes ou plus, une pour chaque antenne,

chacune présentant sa propre cellule distincte.

Cette attribution de voies de fréquence aux stations est normalement effectuée par des ingénieurs qui utilisent leurs compétences et leur expérience pour estimer la taille des cellules et pour obtenir une bonne répartition des groupes entre les cellules. Toutefois, l'attribution de voies de fréquence aux stations est souvent loin d'être idéale. Ainsi, la taille réelle des cellules diffère en général dans une certaine mesure de la taille estimée, et peut-être modifiée, par exemple en cas de développement d'une zone de construction. La taille d'une cellule pour une voie de fréquence particulière se trouvant autour d'une station particulière peut en fait différer considérablement de la taille moyenne ou estimée de cette cellule. De plus, le système peut changer considérablement avec le temps à cause des changements de caractéristique des stations et éventuellement de l'ajout de nouvelles stations afin de répondre à l'augmentation du trafic. Ces effets font souvent en sorte que les cellules réelles diffèrent des cellules estimées. Ainsi, une cellule peut s'étendre au-delà d'une partie de la limite estimée mais ne pas réussir à atteindre une autre partie de la limite estimée, il peut y avoir une région sujette à l'effet d'écran ou "un trou" dans celles-ci, et il peut y avoir une zone isolée au-delà de sa limite principale

résultant d'un saut de signal.

Ceci a pour effet de réduire la capacité et la qualité du service du système. De plus, bien évidemment, la procédure de division des voies de fréquence en groupes qui sont ensuite attribués à différentes stations est une technique conservatrice conçue pour réduire au minimum les risques d'interférences, et il se peut qu'une voie de fréquence particulière (ou plusieurs voies de fréquence) puisse en fait être attribuée à plus de stations. Il est donc souhaitable de disposer d'un procédé permettant de contrôler ou de mesurer la performance, réelle et potentielle du système, en termes de taille de cellules, de répartition de voies de fréquence entre les stations de base, d'interférences entre les voies de fréquence, etc. Technique actuelle La performance du système peut être mesurée au moyen d'un mobile d'essai qui est transporté dans les régions qui nous intéressent. Un mobile d'essai est un type d'unité mobile spécialisé pour effectuer des essais, et il est généralement manipulé par un ingénieur compétent. Il peut par exemple être emmené le long de routes particulières ou autour des limites de régions particulières. Lorsqu'il se déplace, il peut tenter de communiquer avec plusieurs stations qui se trouvent à son alentour sur plusieurs voies de fréquence. Les informations détaillées peuvent ainsi être rassemblées pour connaître la façon dont les caractéristiques de transmission pour différentes stations et différentes voies de fréquence varient dans la région traversée. Ceci peut ensuite être utilisé pour régler plusieurs caractéristiques du système (par exemple la répartition de voies de fréquence entre les différentes stations)

afin d'améliorer la performance du système.

Cette technique présente certains inconvénients. Le mobile d'essai, qui est spécialisé pour effectuer des essais est relativement onéreux. De plus, le processus est normalement mené par des ingénieurs spécialistes du domaine, ce qui demande un certain niveau de compétences,

du temps et du travail ce qui est donc très onéreux.

L'objet général de l'invention est de fournir un procédé amélioré de contrôle ou de mesure de la

performance d'un système de téléphonie mobile.

Résumé de l'invention Tel que décrit ci-dessus, les voies de fréquence disponibles dans le système sont réparties entre les stations de telle sorte que les cellules destinées à une voie de fréquence particulière sont isolées les unes des autres, et on les appelle des "îles" séparées. Ces îles sont entourées par une "mer" dans laquelle s'établit la communication sur d'autres voies de fréquence. (Il arrive que deux îles de ce type se chevauchent; dans ce cas, si un mobile de la région de chevauchement atteint la voie de fréquence qui lui est affectée, le système découvre il que la qualité de la liaison avec le mobile est inacceptable et change de voie de fréquence.) L'objectif de l'invention réside dans le choix, pour une station, d'une voie de fréquence qui n'est pas attribuée à cette station ou à une station voisine (c'est-à-dire qui est disjointe de ces voies de fréquence), et l'envoi de messages sur cette voie de fréquence à des mobiles qui se trouvent dans ou près de sa cellule, de façon à évaluer les interférences et la couverture potentielles de cette cellule avec les cellules voisines. (Les stations sont voisines si leurs cellules se chevauchent et qu'un mobile se déplaçant entre ces deux cellules peut passer directement d'une station à l'autre). La voie de fréquence choisie peut être appelée voie d'essai (c'est-à-dire la voie de fréquence choisie), et les messages envoyés sur celle-ci messages d'essai. Les mobiles utilisés dans ce processus sont normalement des mobiles ordinaires, bien que des mobiles d'essai spéciaux puissent bien sûr également être

utilisés si on le souhaite.

Puisque la fréquence d'essai est disjointe de celle de la station concernée et de toutes ses voisines, il ne peut y avoir qu'un bruit minime sur la voie d'essai, de sorte qu'une évaluation correcte de la couverture de la cellule peut être ainsi obtenue. Une fois que l'évaluation a été effectuée, les décisions peuvent être prises sur l'attribution d'autres voies de fréquence à la cellule (et bien sûr à d'autres cellules en fonction d'évaluations similaires pour ces cellules.) Il existe plusieurs moyens d'effectuer la présente procédure, selon que le système est un système numérique

ou analogique et que le mobile est actif ou inactif.

Avec un mobile inactif, le mobile contrôle la voie de commande pour les messages provenant de la station de base. Pour effectuer l'essai, la station envoie un message au mobile sur la voie de commande en identifiant la voie d'essai et en demandant au mobile de contrôler la présence d'un message sur cette voie de fréquence. Le mobile contrôle de façon correcte la présence de ce message, enregistre la qualité et l'intensité du signal

et renvoie ces informations à la station de base.

Le fait de renvoyer ces informations depuis le mobile à la station de base peut être effectué soit par l'intermédiaire de la voie de commande soit par l'intermédiaire de la voie d'essai. En général, il est probablement préférable d'utiliser la voie d'essai, et ce pour deux raisons. D'abord, la station de base peut contrôler la qualité et l'intensité du signal de sorte que la qualité de la communication sur la voie d'essai peut être déterminée à la fois dans le sens montant et dans le sens descendant. Ensuite, les stations de base voisines peuvent également contrôler la voie d'essai pour déterminer l'intensité du signal, de sorte qu'il est possible d'évaluer le risque d'interférences avec de telles stations de base voisines provenant de mobiles utilisant la voie d'essai. (Ceci donne également une indication des interférences qui se produiraient et qui proviendraient d'une cellule voisine dans des mobiles de la cellule actuelle.) La station de base peut demander au mobile d'inclure dans son rapport s'il se trouve ou non encore dans l'une des cellules voisines. Ceci permet également d'évaluer les caractéristiques de communication potentielle de la voie de d'essai concernant des zones

frontières particulières de la cellule.

Le système fixe peut n'être informé de la position du mobile que lorsqu'il se trouve dans une zone desservie par un groupe de stations de base; dans ce cas, la station de base qui transporte l'essai doit d'abord

déterminer si le mobile se trouve dans sa cellule.

Une telle utilisation d'un mobile dans l'état inactif peut nécessiter un réglage significatif de son fonctionnement, puisqu'elle implique de le mettre dans ce

que l'on appelle effectivement un état actif.

Ce processus peut également utiliser des mobiles actifs. L'utilisation de mobiles actifs présente l'avantage qu'un mobile actif se trouve par définition dans une cellule de la station de base qui effectue l'essai. De plus, peu voire pas de modification du

fonctionnement des mobiles est nécessaire.

Dans ce cas, la position du mobile est déjà connue et la communication entre la station de base et le mobile existe déjà. Il est bien sûr souhaitable d'éviter des interférences indues avec cette communication. Ceci peut être obtenu si la station de base fait commuter la communication entre la voie de fréquence actuelle et la voie d'essai, et la recommute en sens inverse après un certain temps suffisant pour que les caractéristiques de communication de la voie d'essai soient évaluées. (Si la voie d'essai s'avère inadéquate pour supporter un niveau acceptable de communication, le système se commute sur une autre voie de fréquence ou sur une autre station de base et ce normalement.) Dans un système numérique, chaque voie de fréquence peut transporter un grand nombre de signaux dans des voies temporelles respectives et l'une des voies temporelles est normalement utilisée pour des signaux de synchronisation permanents (ainsi que d'autres signaux de type commande). Dans un tel système, un mobile contrôle en général plusieurs voies de fréquence afin de déterminer la qualité des signaux (bien qu'il ne puisse communiquer que sur une voie de fréquence unique à la fois - la voie de fréquence désignée à cet effet.) Si le mobile est inactif, il contient simplement une liste de la qualité des voies de fréquence interne contenant disons les six voies de fréquence les plus fortes; lorsqu'il devient actif, le contenu de cette liste est utilisé pour choisir une voie de fréquence appropriée pour la communication suivante. (Ceci diffère d'un système analogique dans lequel chaque voie de fréquence porte un système unique, de sorte que, s'il y a un signal présent sur une voie de fréquence, cette voie est en cours d'utilisation.) Une fois qu'il est actif, il remet à jour la liste de qualité des voies de fréquence de la

station de base.

Dans un tel système, la station de base peut simplement transmettre sur la voie d'essai et demander au mobile de renvoyer sa liste de qualité de voie de fréquence. Le signal d'essai peut dans ce cas servir simplement à générer les signaux de synchronisation permanents pour cette voie de fréquence dans la voie temporelle appropriée. Si la voie d'essai apparaît dans la liste renvoyée par le mobile, la station de base sait quelle est la qualité de sens descendant de cette voie de fréquence; si elle n'apparaît pas dans la liste, la station de base sait que la qualité dans le sens descendant de la voie d'essai est pire que celle de la

dernière voie de fréquence qui se trouve dans la liste.

Si les mobiles contrôlent toutes les voies de fréquence possibles, la station de base rassemble des informations concernant la voie d'essai qu'elle trouve

dans tous les mobiles actifs de sa cellule.

Toutefois, les mobiles peuvent n'être capables de contrôler qu'un nombre limité de voies de fréquence tel que défini par une liste de voies de fréquence contenue dans chaque mobile. Dans ce cas, la station de base doit choisir les mobiles qu'elle va utiliser pour tester la voie d'essai, et demander à ces mobiles d'inclure la voie d'essai dans leur liste de voies de fréquence à contrôler. (La station de base peut restaurer les listes de voie de fréquence après l'essai en demandant aux mobiles d'effacer la voie d'essai de leur liste de voies de fréquence.) Tel que mentionné précédemment, un mobile actif remet régulièrement à jour la liste de qualité de voies de fréquence de la station de base. Si le mobile se déplace jusqu'à une position à laquelle deux cellules ou plus se chevauchent, cette liste commence à inclure les voies de fréquence provenant des stations voisines. La station de base peut donc identifier les mobiles dans des régions de frontières particulières de la cellule et en choisissant ces mobiles, elle peut ainsi évaluer les caractéristiques de signal de la voie d'essai pour ces régions. (La station de base peut par exemple effectuer l'essai lorsque les mobiles entrent ou sortent de sa cellule, de façon à regrouper des informations pour les deux limites de la région de chevauchement avec la cellule voisine.) Tel que mentionné ci-dessus, il peut être souhaitable que la station de base fasse commuter la communication entre la voie de fréquence actuelle et la voie d'essai, de sorte que les caractéristiques de sens montant de la voie d'essai puissent être évaluées. Dans le cas o un mobile numérique est actif, ceci peut être effectué de façon sélective en fonction de l'emplacement du mobile, de sorte que l'on peut évaluer les interférences potentielles de la liaison montante avec

les cellules voisines particulières.

En regroupant les résultats des essais, effectués sur de nombreux mobiles et dans le temps, le système peut déterminer la couverture et la qualité de communication

générale pour la cellule.

La puissance de la station de base peut être augmentée jusqu'à dépasser le niveau normal pour les messages d'essai de sorte que, si la voie d'essai est susceptible de provoquer des interférences, on augmente les chances de détecter ces interférences. De même, il peut être possible d'obliger le mobile à transmettre des messages sur la voie d'essai à une puissance supérieure à

la normale.

La taille des cellules, la charge ou les demandes provenant des mobiles de la cellule et les emplacements des mobiles à l'intérieur de la cellule peuvent changer périodiquement, par exemple à différents moments de la journée. Les informations peuvent être rassemblées par la présente technique à des instants particuliers et utilisées pour développer des modèles cycliques

d'attribution de fréquence.

Cellules concentriques La présente invention, en plus d'être applicable à des systèmes cellulaires de façon générale, tel que décrit ci-dessus, s'applique également à des systèmes de

cellules concentriques.

En général, dans des systèmes cellulaires, tel que mentionné ci- dessus, les cellules sont séparées géographiquement, bien qu'elles se chevauchent bien évidemment au niveau de leurs bords. Toutefois, une petite cellule peut être complètement contenue dans une grande cellule, soit pour remplir une région sujette à l'effet d'écran, soit pour fournir une capacité supplémentaire à cette petite région, tel que mentionné ci-dessus. Un système de cellules concentriques est une

autre extension de ce principe.

Si la demande dans un système cellulaire ordinaire s'approche de ou dépasse sa capacité, la solution standard consiste à ajouter d'autres cellules entre les cellules existantes. Toutefois, si une partieconsidérable de la demande arrive à proximité d'une station de base, une cellule concentrique peut être utilisée à la place des autres cellules. Pour cela, une station de base existante est améliorée, car on lui attribue des voies de fréquence supplémentaires qui sont

déjà attribuées aux stations de base voisines.

Bien évidemment, ceci peut provoquer des interférences entre la station de base et les stations de base voisines. Toutefois, en choisissant de façon appropriée les voies de fréquence, et éventuellement, en restreignant la puissance utilisée pour ces voies de fréquence du fait que la station de base a été améliorée, l'effet sur les stations de base voisines peut être amoindri. Toutefois, la zone couverte par la nouvelle voie de fréquence provenant de la station de base améliorée peut bien sûr être relativement réduite, du fait des effets des interférences provenant des stations de base voisines et des restrictions de puissance éventuelles. Les nouvelles voies de fréquence couvrent par conséquent une zone relativement petite contenue dans la cellule principale de la station de base et bien sûr centrée sur la station de base. Cette zone peut par conséquent être considérée comme une cellule séparée concentrique de la cellule principale et la station de base peut être considérée comme deux stations de base logiquement (fonctionnellement) distinctes, l'une utilisant l'ensemble d'origine de voies de fréquence et

l'autre utilisant les nouvelles voies de fréquence.

Par conséquent, la cellule concentrique est généralement considérée comme étant notablement plus petite que la cellule normale correspondante. Si un mobile se trouvant dans la cellule normale se trouve à l'intérieur ou entre dans la petite cellule concentrique, l'appel sera normalement lancé ou repris par la station de base concentrique à partir de la station de base principale. La demande de la cellule de la station de base principale est ainsi répartie ou partagée entre la station de base principale et la station de base concentrique. Bien que la puissance de la cellule concentrique puisse être maintenue à un niveau faible afin de réduire au minimum les effets des interférences sur les cellules voisines, certaines interférences sont toutefois susceptibles de se produire et la puissance restreinte limite également la taille de la cellule concentrique. Il est donc préférable de faire en sorte que la cellule voisine soit une cellule concentrique également pour la voie de fréquence concernée, de sorte que les deux cellules concentriques partageant la même voie de fréquence soient séparées d'une distance sensible. Si on applique de façon générale ce principe, on obtiendra la répartition des voies de fréquence du système en deux classes, celles se trouvant dans la première classe étant utilisées pour les cellules normales et celles se trouvant dans l'autre classe étant utilisées pour les cellules concentriques. Une voie de fréquence utilisée pour les cellules normales ne peut être utilisée que pour une relativement faible proportion de ces cellules et ne doit être utilisée que pour les cellules voisines; une voie de fréquence utilisée pour les cellules concentriques peut être utilisée dans une proportion bien

supérieure de ces cellules.

La présente invention peut bien évidemment être utilisée pour évaluer la couverture des cellules normales dans un tel système. Pour évaluer la couverture de ces cellules normales, les procédures mentionnées ci- dessus sont utilisées. De plus, elle peut être utilisée pour évaluer la couverture probable de cellules concentriques dans un tel système et pour évaluer la couverture probable qu'assureront les cellules concentriques si un système existant utilisant des cellules standards est modifié pour introduire des cellules concentriques. Pour les cellules concentriques, la procédure doit être légèrement plus élaborée, car le fait de déterminer la taille des cellules concentriques est simplement considéré comme étant un processus à deux étapes. La taille de la cellule normale correspondante est d'abord déterminée. Toutefois, la communication avec des mobiles dans la plupart des régions extérieures à cette cellule normale n'est pas possible en utilisant la station de base concentrique car ces régions sont soumises à des interférences provenant des cellules voisines. Ainsi, ces cellules extérieures doivent être retirées de la cellule normale pour obtenir

la cellule concentrique.

Pour évaluer la couverture probable d'une cellule concentrique, la couverture de la cellule normale correspondante doit donc d'abord être obtenue. Ensuite, pour un mobile se trouvant dans la cellule normale, des signaux d'essai sur la voie d'essai sont envoyés à ce mobile à partir de chaque station de base voisine tour à tour et la station de base de la cellule concentrique et la station de base voisine contrôlent toutes deux la réponse du mobile. Si le mobile a détecté le signal d'essai de la station de base voisine, il se trouve à l'intérieur de la cellule normale de la station de base voisine et par conséquent à l'extérieur de la cellule concentrique de la station de base dont la cellule

concentrique est évaluée.

Comme avec les cellules normales, l'évaluation des cellules concentriques ne détermine pas leur étendue géographique. Toutefois, elle permet de déterminer leur taille, ladite taille étant mesurée comme étant le nombre

moyen de mobiles dans la cellule.

Brève description des dessins

Un système de téléphonie mobile représentant l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple, en référence aux dessins, parmi lesquels: la figure 1 représente une partie d'un système de communication mobile cellulaire; la figure 2 représente un ensemble de listes de voies de fréquence pour plusieurs unités du système de la figure 1; et la figure 3 représente un agencement logique

simplifié d'une station de base.

Description d'un mode de réalisation préféré

La figure 1 représente une partie d'un système de communication mobile cellulaire. Quatre stations de base BSl à BS4 sont représentées, avec leurs cellules. Ainsi, la limite de la cellule de la station BS1 est représentée en 10 et indiquée également par la flèche irrégulière allant de BS1 à cette limite. Ces cellules se chevauchent en général au niveau de leurs bords, tel que représenté, de sorte qu'il y a peu ou pas de points qui ne se trouvent pas dans au moins une cellule. Une station mobile unique MS1 est représentée, en une position située à l'intérieur des cellules des stations BS1 et BS2. Les stations de base sont toutes connectées sur des liaisons fixes à un centre de remise à jour des opérations (OMC) qui commande le système en général et les stations de

base en particulier.

Tel que mentionné ci-dessus, l'étendue exacte des cellules est quelque peu floue; une puissance supérieure peut être exigée pour communiquer de façon efficace à proximité d'une limite de cellule, la position exacte de la limite peut être différente pour des voies de

fréquence différentes et ainsi de suite.

Chaque station de base comporte une mémoire contenant une liste des voies de fréquence attribuées à cette station. La figure 2 représente ces listes CHL pour les différentes unités du système. Tel que représenté, les voies de fréquence ont été attribuées en fonction de leur répartition décrite ci-dessus, mais des modifications mineures par rapport à cette répartition de base ont été apportées au cours du temps; ainsi, la liste concernant la station BS3 ne comporte pas la voie de fréquence 14 et la liste concernant la station BS4 comporte la voie de fréquence 16 au lieu de la voie de

fréquence 15.

Chaque mobile contient également une liste CHL quelque peu semblable, qui contient les voies de fréquence que ce mobile doit contrôler (qui peuvent être désignées pour la communication avec ce mobile.) La liste

pour le mobile MS1 est représentée.

La figure 3 représente un agencement logique simplifié d'une station de base. Une unité d'émission 20 et une unité de réception 21 sont couplées à une antenne 22. Il y a une pluralité d'unités de commande de communication 23, couplées aux unités de réception et

d'émission et à une liaison de communication fixe 24.

Chaque appel qui passe à travers la station est attribué à une unité d'appel différente 23. (Bien évidemment, bien que ces unités d'appels soient logiquement séparées, nombre de leurs fonctions peuvent être multiplexées par l'appareil physique.) Il y a également une unité de commande 25, couplée aux unités d'appel 24, qui comporte la liste CHL 26 de voies de fréquence de la station. Les fonctions de cette unité de commande comportent le choix, à chaque fois qu'un appel est initié, d'une voie de fréquence pour cet appel (et, dans un système numérique, un créneau dans cette voie de fréquence). Elle remplit également des fonctions semblables lorsque la qualité d'un appel devient inacceptable et qu'un changement de la voie de

fréquence est nécessaire.

La station comporte également une unité de voie d'essai 30. Celle-ci comporte un registre de voie d'essai 31, qui est utilisé pour mémoriser un identificateur de voie d'essai. Les listes CHL de voies de fréquence provenant des mémoires de listes de voies de fréquence 26

de toutes les stations de base sont transmises aux OMC.

Le OMC est également au courant des emplacements géographiques des stations et en particulier, sait quelles sont les stations qui sont voisines. Le OMC choisit une fréquence pour la voie d'essai afin de tester la station BS1 qui est disjointe des voies de fréquence utilisées par cette station et de toutes ses voisines. La voie d'essai est représentée ici comme étant la voie de

fréquence 10.

Cette voie d'essai passe dans le registre de voie d'essai 31 dans la station de base BS1. Pour que cette station de base teste la voie d'essai, une unité d'état 32 de l'unité de voie d'essai est mise à l'état actif. A des intervalles appropriés, l'unité de voie d'essai 30 contrôle ensuite les unités d'appel 23 afin de chercher un mobile se trouvant dans l'état actif et dans une région o l'efficacité de la communication de la voie d'essai nous intéresse. Ainsi, la région de chevauchement

des cellules de BS1 et BS2 peut être intéressante.

L'unité de voie d'essai peut par conséquent chercher une cellule active dans cette région, disons le mobile MS1 (que l'on supposera actif). L'unité de voie d'essai fait ensuite en sorte que l'unité d'appel 23 transmettant cet appel soit commutée de la voie de fréquence désignée

actuelle sur la voie d'essai. Tel que mentionné ci-

dessus, ceci peut nécessiter que la station de base demande au mobile MS1 d'insérer la voie d'essai dans sa liste CHL de voies de fréquence (tel que représenté sur

la figure 2).

Le mobile envoie le contenu de sa liste de qualité

de voie de fréquence à l'unité de commande d'appel 23.

Cette unité contrôle également la qualité du signal de sens montant entre le mobile et la station. L'unité de voie d'essai extrait les composantes appropriées de ces informations de l'unité de commande d'appel et les

enregistre dans une mémoire de consignation 33.

Une fois que la qualité de l'appel sur la voie d'essai a été mesurée, l'unité d'appel qui achemine cet appel peut être libéré afin que l'appel continue sa progression normalement (et revienne à l'une des voies de fréquence attribuée à la station dans sa liste de

stations CHL, si on le souhaite).

En même temps que le OMC fait passer la voie d'essai à la station BS1, il la passe aux stations voisines appropriées comme la station BS2 et fixe leurs unités d'état à l'état de contrôle. Dans cet état, l'unité de voie d'essai de la station BSE fait en sorte que l'unité de réception contrôle la voie d'essai et cette unité de voie d'essai enregistre les résultats de

ce contrôle dans sa mémoire de consignation.

Ainsi, une station, BSl, est active lors de l'essai de la voie d'essai, et certaines stations voisines comme BS2 se trouvent dans l'état de contrôle. A un moment approprié, le contenu des mémoires de consignation 33 des stations de base de contrôle et actives passent dans le

OMC aux fins d'analyse.

A partir de ces informations, le OMC peut par exemple déterminer la moyenne de toutes les mesures sur la voie d'essai à partir de la station de base BS2, pondérée par la puissance reçue afin d'obtenir un coefficient de couplage entre les cellules des stations BS1 et BS2. Les coefficients de couplage entre d'autres paires des cellules peuvent également être obtenues de la même façon, ce qui donne naissance à une matrice de coefficient de couplage. A partir de cela, une mesure des interférences dans le système peut être calculée en formant le produit de cette matrice avec un vecteur représentant le plan de fréquence qui spécifie quelles cellules utilisent la même voie de fréquence ou une voie de fréquence adjacente. A partir de cela, les attributions de fréquence peuvent être optimisées en

réduisant au minimum le produit.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dans un système de téléphonie mobile comprenant une pluralité de stations de base, chacune d'elles présentant une pluralité respective de voies de fréquence qui leur sont attribuées, les attributions étant effectuées de façon à réduire au minimum ou obvier au partage des voies de fréquence produisant éventuellement des interférences entre les stations de base voisines, procédé permettant de tester l'utilité des voies de fréquence potentielles pour une station de base, dans lequel une voie d'essai est choisie avec une fréquence qui est disjointe des voies de fréquence attribuées à cette station de base et aux stations de base voisines, et dans lequel la station de base envoie des messages d'essai sur la voie d'essai à des mobiles dans ou près de sa cellule et enregistre aux fins d'analyse les résultats

renvoyés par les mobiles.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les stations de base voisines contrôlent les messages provenant des mobiles sur la voie d'essai et enregistrent

tous les résultats reçus de ceux-ci aux fins d'analyse.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

les messages d'essai sont envoyés à des mobiles inactifs.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel

le mobile répond sur la voie d'essai.

5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel

le mobile répond sur la voie de commande.

6. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la réponse du mobile comporte des informations déterminant s'il se trouve ou non à l'intérieur de l'une

des cellules voisines.

7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel

les messages d'essai sont envoyés aux mobiles actifs.

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la station de base commute la communication entre la voie de fréquence actuelle et la voie d'essai, et la recommute après un moment suffisant afin d'évaluer les caractéristiques de la communication.

9. Procédé selon la revendication 7 pour un système numérique, dans lequel les voies de fréquence sont divisées en voies temporelles et dans lequel les mobiles contrôlent une pluralité des voies de fréquence et envoient à la station de base une liste des qualités des voies de fréquence, des voies de fréquence les plus fortes, la station de base déterminant si la voie d'essai

est incluse à l'intérieur de la liste reçue du mobile.

10. Procédé selon la revendication 9 pour un système, dans lequel les voies de fréquence contrôlées par un mobile sont déterminées par une liste de voies de fréquence contenue dans le mobile, dans lequel la station de base demande que la voie d'essai soit temporairement

incluse dans cette liste.

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la station de base choisit les mobiles en fonction de l'inclusion dans leur liste de qualité de voies de fréquence des voies de fréquence attribuées à des

stations de base voisines particulières.

12. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la station de base commute la communication entre la voie de fréquence actuelle et la recommute en fonction de l'emplacement du mobile par rapport aux stations de base

voisines particulières.

13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la puissance de la station de base est augmentée jusqu'à ce qu'elle dépasse le niveau normal pour les messages d'essai.

14. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la puissance du mobile est augmentée afin qu'elle dépasse le niveau normal pour les messages d'essai.

15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les résultats enregistrés sont analysés en fonction du temps.

16. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une cellule concentrique est activée en réponse au

message d'essai et à l'analyse correspondante.