FR3104266A1 - Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants. - Google Patents
Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants. Download PDFInfo
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Abstract
Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants L'invention concerne un procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications. Un tel procédé comprend : - une obtention (E300) d’une puissance mesurée par l’équipement utilisateur pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences délivrant un jeu correspondant de puissances mesurées ; - un calcul (E310) d’au moins une information, dite information puissance relative, représentative d’un rapport ou d’une différence entre deux puissances du jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants ; et - une détermination (E320) d’une position de l’équipement utilisateur à partir, d’une part, de l’au moins une information puissance relative et, d’autre part, pour chaque information puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative. FIGURE D’ABRÉGÉ : fig. 3
Description
Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui de la mise en œuvre des réseaux de radiocommunications. L’invention se rapporte plus particulièrement à la géolocalisation des équipements utilisateurs -recevant des signaux émis par de tels réseaux de radiocommunications.
L’invention a de nombreuses applications, notamment, mais non exclusivement, dans le domaine des réseaux de radiocommunications conformes aux normes 3GPP (de l’anglais «3rd Generation Partnership Project») de dernières générations ou de générations futures.
Art antérieur et ses inconvénients
De nombreux services ou applications proposé(e)s aujourd’hui par les opérateurs de réseaux de télécommunications s’appuient sur la localisation géographique des utilisateurs. Ces services sont connus sous le nom de services LSB (pour «Location Based Services» en anglais), et suscitent un grand intérêt aussi bien pour des applications commerciales (ex. applications de jeux, de publicité, etc.) que pour des applications autour de la sécurité (par exemple pour les services d’intervention d’urgence, les applications médicales, les services d’alerte, etc.).
Différentes techniques peuvent être utilisées pour déterminer la position géographique d’un équipement utilisateur (autrement dit pour le géolocaliser). Par exemple, le système GPS (pour «Global Positioning System» en anglais) peut être utilisé. Un tel système s’appuie sur des signaux diffusés par des satellites en orbite autour de la Terre. Les signaux satellitaires sont reçus par le système GPS et utilisés pour estimer la position des satellites et la distance entre les satellites et un récepteur GPS. La précision de l’estimation fournie par le système GPS dépend du nombre de satellites visibles par le système GPS, qui peut fortement varier en fonction des conditions climatiques. En outre, les récepteurs GPS sont gourmands en ressources, notamment en énergie, ce qui peut s’avérer problématique lorsqu’ils sont embarqués dans des équipements disposant de ressources limitées comme par exemple des équipements mobiles fonctionnant sur batterie. En vue de limiter la consommation en ressources des systèmes GPS, il n’est pas rare que les utilisateurs de ces équipements mobiles désactivent tout simplement les systèmes GPS qui, dès lors, ne peuvent plus être utilisés pour géolocaliser les équipements en question. Par ailleurs, nombre d’applications ne nécessitent pas une géolocalisation aussi fine que celle proposée par un système GPS.
Par exemple, un équipement connecté à un réseau de radiocommunications du type cellulaire, tel que par exemple un réseau GSM (pour «Global System Mobile» en anglais), peut être géolocalisé à partir de l’identifiant de cellule (ou «Cell ID» en anglais) diffusé dans le réseau par la station de base servant l’équipement. La position géographique de l’équipement est ainsi estimée approximativement à partir des coordonnées géographiques de la station de base via laquelle l’équipement est rattaché au réseau. Alternativement, différentes méthodes basées sur la triangulation ou l’estimation du temps de vol des signaux radioélectriques peuvent être mises en œuvre. Cependant, de telles méthodes nécessitent d’avoir l’équipement utilisateur dans la portée de différentes stations de base du réseau considéré.
Il existe donc un besoin pour une technique simple permettant de géolocaliser un équipement utilisateur dans la portée d’un réseau de radiocommunications, tel que par exemple un équipement utilisateur connecté à une station de base du réseau de radiocommunications.
Dans un mode de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications. Un tel procédé comprend:
- une obtention d’une puissance mesurée par l’équipement utilisateur pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences délivrant un jeu correspondant de puissances mesurées;
- un calcul d’au moins une information, dite information puissance relative, représentative d’un rapport ou d’une différence entre deux puissances du jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants;et
- une détermination d’une position de l’équipement utilisateur à partir, d’une part, de ladite au moins une information puissance relative et, d’autre part, pour chaque information puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative.
Ainsi, l’invention propose une solution nouvelle et inventive pour géolocaliser un équipement utilisateur dans la portée d’une station de base (e.g. connecté à la station de base) d’un réseau de radiocommunications (e.g. un réseau de radiocommunications conformes aux normes 3GPP).
Plus particulièrement, la position de l’équipement utilisateur est déterminée à partir de mesures de puissance de différents signaux émis depuis une unique station de base (e.g. des signaux émis via différentes antennes sectorielles de la station de base, ou des signaux correspondant à différents faisceaux d’une antenne de type réseau d’éléments rayonnants équipant la station de base). De la sorte, il n’est pas nécessaire que l’équipement utilisateur soit sous la portée de différentes stations de base, rendant par là-même la technique décrite simple à mettre en œuvre.
Par ailleurs, la position de l’équipement utilisateur est déterminée à partir d’informations de puissances relatives. Une telle information est représentative d’un rapport (lorsque les puissances sont exprimées en unité naturelle) ou d’une différence (lorsque les puissances sont exprimées en unité logarithmique) entre les deux puissances de deux faisceaux radiofréquences donnés. De la sorte, les effets de l’atténuation de propagation (ou «Path Loss» en anglais), des évanouissements rapides du canal de propagation (ou «Fast Fading» en anglais), ainsi que des effets d’occultation ou de masque (ou «Shadowing» en anglais) sont annulés. En effet, ce type de phénomène impacte de la même façon les deux faisceaux radiofréquences considérés, ces faisceaux étant émis par des éléments rayonnants localisés au niveau de la même station de base. Le calcul d’une puissance relative permet ainsi d’annuler les effets de ces phénomènes sur les signaux reçus par l’équipement utilisateur.
Enfin, l’utilisation de modèles de diagrammes de rayonnement permet de remonter de manière simple et robuste depuis la ou les informations de puissances relatives jusqu’à la position de l’équipement utilisateur.
Dans des modes de réalisation, la détermination met en œuvre, pour au moins une information puissance relative donnée parmi la ou les informations puissances relatives, la résolution d’une équation dont les membres sont fonction, d’une part, de l’information puissance relative donnée et, d’autre part, d’une valeur attendue de l’information puissance relative donnée fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative donnée.
Ainsi, la position de l’équipement utilisateur est déterminée de manière simple et robuste en mettant en adéquation la ou les informations de puissances relatives mesurées avec la ou les valeurs attendues telles que prédites par les modèles de diagramme de rayonnement.
Dans des modes de réalisation, l’obtention comprend l’obtention d’une première et d’une deuxième puissances mesurées correspondant respectivement à un premier faisceau radiofréquence émis par une première antenne sectorielle de la station de base et à un deuxième faisceau radiofréquence émis par une deuxième antenne sectorielle de la station de base. Le calcul délivre une première information puissance relative associée auxdits premier et deuxième faisceaux radiofréquences. La détermination comprend la détermination d’un angle représentatif d’une longitude de l’équipement utilisateur dans un repère centré sur lesdites première et deuxième antennes sectorielles à partir, d’une part, de la première information puissance relative et, d’autre part, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, des premier et deuxième faisceaux radiofréquences.
Dans des modes de réalisation, la résolution comprend la mise en œuvre de l’équation:
θ1 = - (M11dB/24 ) θ2 3dB/ θd + θd/2,
où:
- θ1 représente ledit angle représentatif d’une longitude dudit équipement utilisateur,
- M11dBreprésente ladite première information puissance relative exprimée en décibels,
- θ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de chacune desdites première et deuxième antennes dans un plan de définition dudit angle θ1, et
- θd représente l’angle de dépointage entre lesdites première et deuxième antennes dans ledit plan de définition dudit angle θ1.
Ainsi, l’angle représentatif de la longitude de l’équipement utilisateur est déterminé de manière simple et robuste dans le cas d’une station de base implémentant une technologie du type SISO (pour «Single Input Single Output» en anglais) sur différents secteurs de couverture.
Dans des modes de réalisation, l’obtention comprend en outre l’obtention d’une troisième puissance mesurée d’un troisième faisceau radiofréquences rayonné par une troisième antenne sectorielle de ladite station de base. Le calcul délivre une autre information puissance relative associée au troisième faisceau radiofréquences et à un faisceau parmi les premier et deuxième faisceaux radiofréquences. Le signe de l’autre information puissance relative exprimée en décibels est représentatif du signe de l’angle θ1 de l’équipement utilisateur dans le repère.
Ainsi, l’ambiguïté sur l’angle θ1 de l’équipement utilisateur est levée.
Dans des modes de réalisation, les premier et deuxième faisceaux radiofréquences sont rayonnés par les première et deuxième antennes selon un premier angle d’inclinaison (aussi communément désigné par «tilt» en anglais). L’obtention comprend l’obtention d’une quatrième puissance mesurée correspondant à un quatrième faisceau radiofréquences rayonné par la première antenne selon un deuxième angle d’inclinaison ou par la deuxième antenne selon le deuxième angle d’inclinaison. Le calcul délivre une deuxième information puissance relative associée au quatrième faisceau radiofréquences et au premier, respectivement deuxième, faisceau radiofréquences. La détermination comprend la détermination d’un angle représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur dans le repère à partir, d’une part, de la deuxième information puissance relative et, d’autre part, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, des quatrième et premier, respectivement deuxième, faisceaux radiofréquences.
Ainsi, l’angle θ1 représentatif d’une longitude et l’angle φ1 représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur sont déterminés de manière simple et précise à partir des faisceaux émis par les deux antennes de la station de base lorsqu’elles émettent des faisceaux radiofréquences selon deux angles d’inclinaison différents.
Dans des modes de réalisation, la résolution comprend la mise en œuvre de l’équation:
φ1 = M12dB/24 φ2 3dB/ (φt1– φt2) + (φt1+ φt2)/2,
où:
- φ1 représente l’angle représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur,
- M12dBreprésente la deuxième information puissance relative exprimée en décibels,
- φ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de chacune des première et deuxième antennes dans un plan de définition de l’angle φ1,
- φt1 représente le premier angle d’inclinaison, et
- φt2 représente le deuxième angle d’inclinaison.
Ainsi, l’angle représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur est déterminé de manière simple et robuste dans le cas d’une station de base implémentant une technologie du type SISO (pour «Single Input Single Output» en anglais) sur différents secteurs de couverture.
Dans des modes de réalisation, la détermination comprend la détermination à partir de l’angle représentatif de la latitude de l’équipement utilisateur, d’une distance de l’équipement utilisateur par rapport à la station de base. La détermination de la distance comprend par exemple la mise en œuvre de l’équation:
r1 = Hant/tg (φ1),
où:
- φ1 représente l’angle représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur,
- r1 représente une projection au sol de la distance de l’équipement utilisateur par rapport à l’origine du repère, et
- Hant la hauteur de chacune des première et deuxième antennes dans le repère.
Ainsi, la distance de l’équipement utilisateur par rapport à la station de base est déterminée de manière simple et robuste. En disposant de la longitude et de la latitude de l’équipement utilisateur dans le repère centré sur les antennes de la station de base, et de la distance de l’équipement utilisateur par rapport à la station de de base, on obtient une localisation précise de l’équipement utilisateur.
Dans des modes de réalisation, chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences est rayonné par un réseau d’éléments rayonnants de la station de base. La résolution peut comprendre la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique de ladite au moins une équation.
Ainsi, la méthode s’applique dans le cas d’une station de base implémentant une technologie du type MIMO (pour «Multiple-Input Multiple-Output» en anglais).
Dans des modes de réalisation, chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences est rayonné par un même réseau d’éléments rayonnants de la station de base. La résolution met en œuvre pour ladite au moins une information puissance relative donnée:
- une obtention de la valeur attendue de l’information puissance relative donnée pour un jeu de directions d’observation délivrant un jeu de valeurs attendues correspondant chacune à une direction d’observation;
- une comparaison entre, d’une part, l’information puissance relative donnée et, d’autre part, chaque valeur attendue du jeu de valeurs attendues délivrant une direction d’observation vraisemblable.
La position de l’équipement utilisateur est fonction de la direction de rayonnement vraisemblable.
Ainsi, la résolution de la ou des équations mises en jeu se fait de manière simple et robuste par exploration de l’espace des solutions possibles.
Dans des modes de réalisation, la direction d’observation vraisemblable correspond à une valeur attendue la plus proche de la puissance relative donnée parmi les valeurs attendues du jeu de valeurs attendues.
Dans des modes de réalisation, le modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissanceA A,Beami (θ,φ)d’un i-ème faisceau radiofréquences en fonction d’une direction d’observation considérée s’exprime en fonction de:
avec:
et:
où:
- θ représente un angle représentatif d’une longitude de la direction d’observation considérée,
- φ représente un angle représentatif d’une latitude de la direction d’observation considérée,
- θi,etiltreprésente un angle représentatif d’une longitude de la direction de propagation voulue pour ledit i-ème faisceau radiofréquences,
- φi,escanreprésente un angle représentatif d’une latitude de la direction de propagation voulue pour ledit i-ème faisceau radiofréquences,
- NHreprésente le nombre d’éléments rayonnants dudit réseau d’éléments rayonnants dans une direction horizontale,
- NVreprésente le nombre d’éléments rayonnants dudit réseau d’éléments rayonnants dans une direction verticale,
- dVreprésente l’espacement vertical entre deux éléments rayonnants,
- dHreprésente l’espacement horizontal entre deux éléments rayonnants,
- λ représente la longueur d’onde du faisceau radiofréquences, et
- AE(θ,φ) représente le diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant dudit réseau d’éléments rayonnants.
Dans des modes de réalisation, l’obtention comprend une réception, par la station de base, de la puissance mesurée par l’équipement utilisateur pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences.
Ainsi, la technique décrite est mise en œuvre du côté du réseau de radiocommunications, e.g. au niveau d’un dispositif dans la station de base.
L’invention concerne également un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé de géolocalisation décrit ci-dessus (selon l’un quelconque des différents modes de réalisation précités), lorsqu’il est exécuté sur un ordinateur.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un dispositif de géolocalisation comprenant une machine de calcul reprogrammable ou une machine de calcul dédiée, configurée pour mettre en œuvre les étapes du procédé de géolocalisation décrit ci-dessus (selon l’un quelconque des modes de réalisation précités).
Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux du procédé de géolocalisation décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un équipement utilisateur comprenant un dispositif de géolocalisation tel que décrit ci-dessus (selon l’un quelconque des modes de réalisation précités).
Ainsi, les caractéristiques et avantages de cet équipement utilisateur sont les mêmes que ceux du dispositif de géolocalisation décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé une station de base comprenant un dispositif de géolocalisation tel que décrit ci-dessus (selon l’un quelconque des modes de réalisation précités).
Ainsi, les caractéristiques et avantages de cette station de base sont les mêmes que ceux du dispositif de géolocalisation décrit précédemment. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles:
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Le principe général de l’invention repose sur le calcul d’une ou plusieurs informations, dite informations puissances relatives, représentatives chacune d’un rapport (lorsque les puissances sont exprimées en unité naturelle) ou d’une différence (lorsque les puissances sont exprimées en unité logarithmique) entre les deux puissances de deux faisceaux radiofréquences reçus par un équipement utilisateur. Les faisceaux en question sont émis par une même station de base d’un réseau de radiocommunications. Ainsi ils sont impactés de la même façon par les phénomènes du type atténuation de propagation, évanouissements rapides du canal de propagation, et effets de masquage (aussi désigné en anglais par «shadowing»). Le calcul d’une puissance relative à partir des deux puissances mesurées par l’équipement utilisateur permet d’annuler les effets de ces phénomènes physiques liés à la propagation radioélectrique.
Par ailleurs, la détermination de la position de l’équipement utilisateur à partir de la ou des informations puissances relatives s’appuie, pour chaque faisceau reçu par l’équipement utilisateur, sur un modèle de diagramme de rayonnement des éléments rayonnants de la station de base ayant émis le faisceau en question. Ceci permet de remonter de manière simple et robuste depuis la ou les informations de puissances relatives jusqu’à la position de l’équipement utilisateur.
On présente désormais, en relation avec lesfig. 1aetfig. 1bun équipement utilisateur UE recevant les faisceaux radiofréquences émis par une station de base BS d’un réseau de radiocommunications selon un mode de réalisation de l’invention. Dans ce mode de réalisation, l’équipement utilisateur UE est connecté à la station de base BS. Dans d’autres modes de réalisation, l’équipement utilisateur UE n’est pas connecté à la station de base BS, par exemple lorsqu’il met en œuvre lui-même le procédé de géolocalisation selon l’invention. Dans ce cas, l’équipement utilisateur UE n’a pas besoin de remonter à la station de base BS les mesures de puissances qu’il effectue.
De retour aux fig. 1a et fig. 1b, le réseau de radiocommunications est un réseau cellulaire, tel que par exemple un réseau 2G, 3G, 4G ou 5G défini par le standard 3GPP ou un autre standard.
Dans la présente demande, une station de base est définie comme étant dédiée à la gestion d’un site géographique donné (par exemple un site géographique correspond à une cellule du réseau). Dans le cas des fig. 1a et fig. 1b, la station de base BS gère le site géographique correspondant de manière multisectorielle (ou multi-secteurs). Plus particulièrement, la station de base BS couvre le site via trois secteurs distincts, chaque secteur étant couvert par une antenne dite sectorielle correspondante A1, A2 ou A3. Dans la présente demande, on entend par antenne sectorielle une antenne émettant principalement dans une direction donnée. Par exemple, une cellule du réseau de radiocommunications comprend trois secteurs. Les 3 secteurs sont supposés ici de dimensions identiques. Par souci de simplification, on suppose que chaque secteur est défini par un angle, θd, de dépointage dans le plan horizontal qui vaut 120° (i.e. θd = 360°/3 ou plus généralement pour N secteurs couverts par N antennes, θd = 360°/N). Chaque secteur est couvert au moyen d’une unique antenne A1, A2 ou A3 apte à émettre selon un unique faisceau (ou tout du moins un unique faisceau principal concentrant la majeure partie de la puissance rayonnée par l’antenne) sur une bande de fréquences donnée. Autrement dit, les directions des faisceaux émis par les antennes A1, A2 ou A3 couvrant deux secteurs adjacents de ce site présentent entre elles un angle égal à θd. Chaque antenne A1, A2, A3 est caractérisée, de façon connue en soi, par un diagramme de rayonnement. On considère par exemple des antennes telles que décrites dans le document Report ITU-R M.2135-1 de l’ITU-R, intitulé «Guidelines for évaluation of radio technologies for IMTAdvanced» de décembre 2009. Le diagramme de rayonnement de chaque antenne A1, A2, A3 présente un angle d’ouverture à trois décibels dans le plan horizontal noté θ3dB.
Les antennes A1, A2 et A3 sont colocalisées au centre de la cellule couverte par la station de base BS. On note que par «colocalisées», on entend que les antennes A1, A2 et A3 se trouvent au niveau d’un même site. Elles ne sont toutefois pas nécessairement positionnées en un même point géographique et peuvent être séparées de quelques centimètres ou de quelques dizaines de centimètres, voire de quelques mètres. Par exemple, les antennes sont espacées d’une distance inferieure à λ/2 où λ désigne la longueur d’onde des signaux émis par les antennes A1, A2 et A3 pour communiquer sur le réseau. En variante, elles peuvent être espacées d’une distance supérieure à λ/2. On note que dans un environnement urbain, on se limitera préférentiellement à un espacement inferieur à une distance allant de 3 à 5 mètres; dans un environnement rural, un espacement supérieur peut être envisagé, les cellules couvrant des zones plus grandes.
L’équipement utilisateur UE est repéré par rapport à la station de base BS dans un repère 0xyzcentré sur les antennes A1, A2 et A3 de la station de base BS. L’origine du repère est ici localisée au sommet du pylône supportant les antennes A1, A2 et A3, par exemple au niveau du barycentre des antennes A1, A2 et A3. L’axe 0zest vertical et les axes 0xet 0ydéfinissent un plan horizontal parallèle au sol. Par exemple, l’équipement utilisateur UE est repéré via des angles d’un système de coordonnées sphériques (θ1, φ1) dans le repère en question, et par la distance r1 représentant la projection au sol de la distance de l’équipement utilisateur UE par rapport à l’origine 0 du repère. En d’autres termes, r1 représente la distance de l’équipement utilisateur UE par rapport au pied du pylône supportant les antennes A1, A2 et A3, et θ1 et φ1 représentant respectivement la longitude et la latitude de l’équipement utilisateur UE dans le repère 0xyz. L’angle θ1 est ainsi défini via la projection du vecteur joignant l’origine du repère 0xyzà l’équipement utilisateur UE dans un plan horizontal, e.g. le plan 0’x’y’parallèle au plan 0xymais situé au niveau du sol. Les coordonnées (r1, θ1, φ1) définissent la position relative de l’équipement utilisateur UE par rapport à la station de base BS (ou plus précisément dans le repère associé à la station de base BS). Pour avoir la position absolue de l’équipement utilisateur UE, il faut ainsi prendre en compte la position de l’origine du repère en plus de la position relative définie par les coordonnées (r1, θ1, φ1).
Les antennes A1, A2 et A3, et donc l’origine du repère défini ci-dessus également, sont situées à une hauteur Hant du sol. Par ailleurs, les antennes A1, A2 et A3 émettent des faisceaux radiofréquences selon un angle d’inclinaison φt (ou angle de «tilt» en anglais) correspondant à un angle de dépointage (une latitude de dépointage ici) de leur diagramme de rayonnement par rapport au plan horizontal 0xy.
De telles antennes sectorielles A1, A2 et A3 sont par exemple adaptées à une mise en œuvre dite SISO (pour «Single Input Single Output» en anglais) du réseau de radiocommunications considéré.
On présente désormais, en relation avec lesfig. 2aetfig. 2bune antenne comprenant un réseau 200 d’éléments rayonnants 200er, par exemple du type à balayage électronique, pouvant équiper la station de base BS selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Plus particulièrement, le réseau 200 comprend NH=8 éléments rayonnants 200er dans la direction horizontale (i.e. selon la direction 0ydu repère dans le cas présent) et NV=12 éléments rayonnants 200er dans la direction verticale (i.e. selon la direction 0zdu repère dans le cas présent).
On note que dans le présent mode de réalisation, l’origine du repère 0xyzest localisée au niveau du centre du réseau 200.
Les centres respectifs de deux éléments rayonnants 200er consécutifs sont espacés d’une distance dVdans la direction verticale, et d’une distance dHdans la direction horizontale. En d’autres termes, le pas du réseau 200 est dVdans la direction verticale et dHdans la direction horizontale. Dans d’autres modes de réalisation, d’autres nombres NHet NVd’éléments rayonnants 200er sont considérés.
De retour aux fig. 2a et fig. 2b, un tel réseau 200 est capable d’émettre différents faisceaux radiofréquences pointant chacun dans une direction de propagation voulue. Plus particulièrement, des lois de pondération (en amplitude et/ou en phase) de chaque élément rayonnant 200er doivent être mises en œuvre. Des exemples de telles lois sont donnés ci-dessous en relation avec la description de la fig. 3. On considère par exemple un réseau 200 d’éléments rayonnants 200er tel que spécifié dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0.
Un tel réseau 200 est par exemple adapté à une mise en œuvre dite MIMO (pour «Multiple-Input Multiple-Output» en anglais) du réseau de radiocommunications considéré.
On présente désormais, en relation avec lafig. 3les étapes du procédé de géolocalisation selon un mode de réalisation de l’invention.
Lors d’uneétape E300, la puissance d’une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par la station de base BS est obtenue. Plus particulièrement, une telle puissance est mesurée par l’équipement utilisateur UE. De la sorte, un jeu correspondant de puissances mesurées est obtenu. On note que les faisceaux radiofréquences dont l’équipement utilisateur UE mesure la puissance ne sont pas nécessairement des faisceaux radiofréquences qui ont été émis par la station de base BS à destination de l’équipement utilisateur. En effet, à titre illustratif, dans la configuration SISO représentée aux fig. 1a et fig. 1b, l’équipement utilisateur UE, du fait de sa position le cas échéant dans l’un des secteurs couverts par la station de base BS, reçoit les faisceaux radiofréquences émis par l’antenne de la station de base BS couvrant ce secteur. Toutefois, il est également en mesure de recevoir des faisceaux radiofréquences émis par une autre antenne de la station de base BS couvrant un secteur adjacent à celui dans lequel il se trouve. De même, dans une configuration MIMO s’appuyant par exemple sur un réseau d’antennes tel que représenté sur les fig. 2a et fig. 2b, plusieurs faisceaux radiofréquences peuvent être émis simultanément dans plusieurs directions, qui ne coïncident pas nécessairement avec la direction dans laquelle se trouve l’équipement utilisateur UE. Celui-ci peut toutefois être en mesure de recevoir ces faisceaux radiofréquences même si ils ne lui sont pas directement destinés. L’invention s’applique ainsi à tout faisceau radiofréquence émis par une antenne de la station de base dès lors que l’équipement utilisateur est capable de mesurer la puissance d’un tel faisceau (et de distinguer cette puissance d’une puissance de bruit). Par exemple, l’équipement utilisateur UE identifie quelle antenne A1, A2 ou A3 a émis le faisceau pour lequel il mesure la puissance à partir d’informations véhiculées par le faisceau en question. Dans certains modes de réalisation, la puissance mesurée est remontée au réseau de radiocommunications (e.g. via une transmission à la station de base BS). C’est le cas par exemple lorsque le dispositif 400 (détaillé plus avant ci-dessous en relation avec la fig. 4) mettant en œuvre le présent procédé de géolocalisation est logé dans le réseau lui-même (e.g. dans un nœud du réseau ou dans la station de base BS). Dans ces modes de réalisation, la station de base BS reçoit la puissance mesurée par l’équipement utilisateur UE pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences. Dans d’autres modes de réalisation, le présent procédé de géolocalisation est mis en œuvre directement dans l’équipement utilisateur UE. Dans ce cas, le dispositif 400 est logé dans l’équipement utilisateur UE.
Lors d’uneétape E310, au moins une information puissance relative, représentative d’un rapport (lorsque les puissances sont exprimées en unité naturelle) ou d’une différence (lorsque les puissances sont exprimées en unité logarithmique) entre deux puissances du jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants est calculée.
On note que dans certains modes de réalisation, notamment lorsqu’une configuration SISO est envisagée, les puissances mesurées par l’équipement utilisateur UE peuvent être moyennées sur une durée déterminée. Par exemple, elles sont collectées à une fréquence d’acquisition déterminée (par exemple toutes les millisecondes) et sont moyennées par l’équipement utilisateur UE sur une période déterminée. La durée de cette période peut être déterminée en fonction de différents paramètres, comme par exemple la mobilité éventuelle de l’équipement utilisateur UE et, le cas échéant, sa vitesse, etc. Cette moyenne peut être réalisée à l’aide d’une fenêtre glissante de longueur égale à la période déterminée envisagée. Par exemple, l’inventeur a déterminé que pour une fréquence de 1GHz, une moyenne effectuée sur une durée de 50ms de mesures acquises toutes les millisecondes est suffisante pour de nombreuses antennes classiquement utilisées pour obtenir une estimation précise de la position de l’équipement utilisateur. Cette moyenne permet de s’affranchir des phénomènes de variations rapides (ou «fast-fading» en anglais) des canaux de propagation qui peuvent différer légèrement d’une antenne à l’autre lorsque celles-ci sont éloignées de quelques centimètres ou quelques dizaines de centimètres notamment.
Dans le cas d’une configuration MIMO, on peut considérer une seule mesure de la puissance, l’ensemble des éléments rayonnants étant utilisés pour émettre chaque faisceau radiofréquences.
De retour à la fig. 3, lors d’uneétape E320, la position de l’équipement utilisateur UE est déterminée à partir, d’une part, de ladite au moins une information puissance relative et, d’autre part, pour chaque information puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative (i.e. pour chacun des deux faisceaux radiofréquences dont la puissance est à la base de l’information puissance relative en question), d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative.
Des exemples de mise en œuvre d’un tel procédé de géolocalisation sont maintenant détaillés en reconsidérant les configurations de la station de base BS discutées ci-dessus en relation, d’une part, avec les fig. 1a et 1b et, d’autre part, avec les fig. 2a et 2b.
Reconsidérant la configuration de la station de base BS des fig. 1a et 1b, lors de l’étape E300, le dispositif 400 obtient par exemple une première P11(UE) et une deuxième P21(UE) puissances mesurées correspondant respectivement à un premier faisceau radiofréquence émis par l’antenne A1 et à un deuxième faisceau radiofréquence émis par l’antenne A2. En effet, quand bien même l’équipement utilisateur UE se situe dans un secteur donné, il reçoit des puissances des différentes antennes A1, A2, A3 de la station de base couvrant le site.
Par ailleurs, on suppose que les première A1 et deuxième A2 antennes émettent des faisceaux radiofréquences selon un même angle d’inclinaison φt1 (i.e. une même latitude) par rapport au plan horizontal 0xy.
De la sorte, la première puissance P11(UE) mesurée au niveau de l’équipement utilisateur UE s’exprime de manière générale selon l’expression:
P11(UE) = K.P0.r-eta.G11(θ1, φ1).XBS(UE).YBS(UE) (Eq. 1)
où K est une constante, r désigne la distance séparant l’équipement utilisateur UE de l’antenne A1, eta est un facteur d’évanouissement (aussi appelé facteur de «pathloss») modélisant l’atténuation de propagation, P0 est la puissance émise par l’antenne A1 sur le faisceau considéré, G11(θ1, φ1) est le gain de l’antenne A1 rayonné sur le faisceau considéré dans la direction (θ1, φ1), XBS(UE) est un paramètre représentant les évanouissements rapides du canal de propagation entre l’antenne A1 et l’équipement utilisateur UE, et YBS(UE) est un paramètre représentant les effets de masque (ou «shadowing» en anglais) du canal de propagation entre l’antenne A1 et l’équipement utilisateur UE. Une telle modélisation est connue en soi et n’est pas décrite plus en détails ici.
De même, la deuxième puissance P21(UE) mesurée au niveau de l’équipement utilisateur UE s’exprime de manière générale selon l’expression:
P21(UE) = K.P0.r-eta.G21(θ2, φ2).XBS(UE).YBS(UE) (Eq. 2)
où G21(θ2, φ2) est le gain de l’antenne A2 rayonné sur le faisceau considéré dans la direction de l’équipement utilisateur UE. En pratique, si l’on suppose que les antennes A1 et A2 ont un même diagramme de rayonnement et émettent des faisceaux radiofréquences selon un même angle d’inclinaison, on a ainsi θ2 = θd - θ1 et φ2 = φ1. On suppose également la même puissance émise P0 pour l’ensemble des antennes A1-A3. Par ailleurs, les antennes A1 et A2 étant colocalisées, les termes représentant l’atténuation de propagation, les évanouissements rapides et les effets de masquage sont identiques dans les équations (Eq. 1) et (Eq. 2). De la sorte, lors de la mise en œuvre de l’étape E310, la première information puissance relative M11 associée aux premier et deuxième faisceaux radiofréquences s’exprime uniquement en fonction des gains G11(θ1, φ1) et G21(θ1, φ1). En effet, à partir des équations (Eq. 1) et (Eq. 2), on peut écrire:
M11 = P11(UE)/P21(UE) = G11(θ1, φ1)/G21(θ1, φ1) (Eq. 3lin)
ou, alternativement, en décibels:
M11dB= (G11(θ1, φ1) - G21(θ1, φ1))dB(Eq. 3dB)
On note que lorsque les puissances d’émission des antennes A1, A2 et A3 sont différentes, les mêmes équations peuvent être obtenues à une constante (multiplicative ou additive) près. Cette constante caractérise le rapport (en linéaire) ou la différence (en dB) entre les deux puissances d’émission des antennes considérées.
De la sorte, ayant la connaissance d’un modèle (e.g. analytique ou obtenu par mesure de l’antenne en question) de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences considéré (ici un modèle pour G11(θ1, φ1) et pour G21(θ1, φ1)), il est possible de remonter tout ou partie des coordonnées caractérisant la position de l’équipement utilisateur UE en résolvant l’équation (Eq. 3lin) ou l’équation (Eq. 3dB) lors de la mise en œuvre de l’étape E320. En d’autres termes, lors de l’étape E320, la détermination de la position de l’équipement utilisateur UE met en œuvre, pour au moins une information puissance relative donnée, la résolution d’une équation (équation (Eq. 3lin) ou équation (Eq. 3dB)) dont les membres sont fonction, d’une part, de l’information puissance relative donnée et, d’autre part, d’une valeur attendue de l’information puissance relative donnée. Plus particulièrement, la valeur attendue en question est fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative donnée.
Par exemple, reconsidérant un modèle d’antennes telles que décrites dans le document Report ITU-R M.2135-1 de l’ITU-R, intitulé «Guidelines for évaluation of radio technologies for IMTAdvanced» de décembre 2009, on peut écrire:
(G11(θ1, φ1))dB= -12 (θ1/ θ3dB)2- 12 ((φ1 – φt1) / φ3dB)2(Eq. 4)
où θ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement dans le plan de définition de l’angle θ1 (i.e. dans le plan horizontal 0’x’y’), φ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement dans le plan de définition de l’angle φ1 (i.e. le plan vertical défini par l’axe vertical 0zet par la direction d’observation considérée, ici la direction de l’équipement utilisateur UE dans l’équation (Eq. 4). Ce plan vertical est parfois appelé plan méridien), et φt1 est représentatif de l’angle d’inclinaison des faisceaux radiofréquences émis par les antennes A1 et A2 par rapport au plan horizontal 0xy. On peut ainsi écrire de la même façon:
(G21(θ2, φ2))dB= -12 (θ2/ θ3dB)2- 12 ((φ2 – φt1) / φ3dB)2(Eq. 5)
Sachant que θ2 = θd - θ1 et φ2 = φ1 comme détaillé ci-dessus, on obtient en injectant les équations (Eq. 4) et (Eq. 5) dans l’équation (Eq. 3dB):
M11dB= 12 θd²/ θ2 3dB- 24 θd.θ1/θ2 3dB(Eq. 6)
De la sorte, l’angle θ1 repérant l’équipement utilisateur UE dans le repère considéré centré sur les antennes A1, A2 et A3 de la station de base BS est donné par:
θ1 = - (M11dB/24 ) θ2 3dB/ θd + θd/2 (Eq. 7)
En d’autres termes, lors de l’étape E320, l’angle θ1 est déterminé à partir, d’une part, de la première information puissance relative M11 (exprimée en unité logarithmique dans l’équation (Eq. 7)) et, d’autre part, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, des premier et deuxième faisceaux radiofréquences (ici G11(θ1, φ1) et G21(θ1, φ1)).
Cependant, une incertitude sur le signe de θ1 peut survenir selon la valeur de M11dB(ou, alternativement, M11) mesurée. Dans ce cas, une troisième puissance P31(UE) mesurée correspondant à un troisième faisceau radiofréquence émis par l’antenne sectorielle A3 est avantageusement obtenue lors de l’étape E300. Ainsi, lors de la mise en œuvre de l’étape E310, une autre information puissance relative associée au troisième faisceau radiofréquences et à un des premier et deuxième faisceaux radiofréquences est calculée. Par exemple, l’autre information puissance relative correspond au rapport P21/P31 lorsque les puissances sont exprimées en unité naturelle, ou à la différence P21dB– P31dBlorsque les puissances sont exprimées en décibels. Dans ce cas, le signe de l’autre information puissance relative exprimée en décibels est représentatif du signe de l’angle θ1.
L’angle θ1 permet d’estimer la position de l’équipement utilisateur UE dans la cellule considérée, notamment sous l’hypothèse que l’équipement utilisateur UE est au sol. Cependant, dans certains cas il est intéressant de déterminer également l’angle φ1 de l’équipement utilisateur UE.
Pour ce faire, lors de la mise en œuvre de l’étape E300, le dispositif 400 obtient une quatrième P12(UE) puissance mesurée correspondant à un quatrième faisceau radiofréquences émis par l’antenne sectorielle A1 selon un deuxième angle d’inclinaison φt2, par rapport au plan horizontal 0xy, différent de φt1. De la sorte, lors de la mise en œuvre de l’étape E310, une deuxième information puissance relative M12 associée au quatrième faisceau radiofréquences et au premier faisceau radiofréquences précité est calculé. Ainsi, lors de l’étape E320, l’angle φ1 repérant l’équipement utilisateur UE dans le repère centré sur les antennes A1, A2 et A3 de la station de base BS est déterminée à partir, d’une part, de la deuxième information puissance relative M12 et, d’autre part, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, des premier et quatrième faisceaux radiofréquences.
Par exemple, à partir du modèle de diagramme de rayonnement d’antenne considéré ci-dessus, on peut écrire le gain G12(θ1, φ1) de l’antenne A1 dans la direction (θ1, φ1) de l’équipement utilisateur UE lorsque l’antenne A1 émet selon un angle d’inclinaison égal à φt2. On obtient:
(G12(θ1, φ1))dB= -12 (θ1/ θ3dB)2- 12 ((φ1 – φt2) / φ3dB)2(Eq. 8)
De la sorte, à partir des équations (Eq. 4) et (Eq. 8) on peut écrire que la deuxième information puissance relative en décibels, M12dB= (G11(θ1, φ1) – G12(θ1, φ1))dB, s’exprime théoriquement comme:
M12dB= - 12 ((φ1 – φt1) / φ3dB)2+ 12 ((φ1 – φt2) / φ3dB)2(Eq. 9)
Une telle équation est résolue lors de la mise en œuvre de l’étape E320 et l’angle φ1 est obtenu comme étant:
φ1 = M12dB/24 φ2 3dB/ (φt1– φt2) + (φt1+ φt2)/2 (Eq. 10)
Alternativement, une expression identique pour φ1 est obtenue à partir de l’expression de l’information puissance relative, exprimée en décibels, égale à (G21(θ2, φ2) – G22(θ2, φ2))dB, où (G21(θ2, φ2))dBest donné par l’équation (Eq. 5) et où (G22(θ2, φ2))dBcorrespond au gain de l’antenne A2 dans la direction (θ2, φ2) lorsque l’antenne A2 émet selon un angle d’inclinaison égal à φt2.
Ainsi, l’angle θ1 et l’angle φ1 repérant l’équipement utilisateur UE sont déterminés de manière simple et précise à partir des faisceaux émis par au moins deux des antennes A1, A2, A3 de la station de base BS selon au moins deux angles d’inclinaison différents.
A partir de la connaissance de l’angle φ1, il est également possible à l’étape E320 de calculer une distance de l’équipement utilisateur UE par rapport à la station de base BS. Dans le mode de réalisation décrit ici, on calcule par exemple à l’étape E320 la distance r1 correspondant à la projection au sol de la distance de l’équipement utilisateur UE par rapport à l’origine du repère (Oxyz). Par exemple, sous l’hypothèse que la hauteur HUEde l’équipement utilisateur UE par rapport au sol (i.e. par rapport au plan horizontal 0’x’y’) soit négligeable par rapport à la hauteur Hant des antennes A1, A2 et A3 (e.g. lorsque l’équipement utilisateur UE est au sol), on peut écrire que:
r1 = Hant/tg (φ1)
Alternativement, reconsidérant maintenantla configuration de la station de base BS des fig. 2a et 2b, un modèle de diagramme de rayonnement d’antenneA A,Beami (θ, φ) caractérisant la puissance d’un i-ème faisceau radiofréquences émis en fonction d’une direction d’observation (θ, φ) considérée est par exemple spécifié dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0 (il est précisé ici que les notations utilisées, i.e. θ et φ, dans la présente demande pour les angles représentatifs de la longitude et de la latitude dans le cas MIMO sont inverses de celles utilisées dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0. De même, les expressions données ci-dessous dans le cas MIMO sont données en fonction de la latitude, alors que les expressions données dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0 sont exprimées en fonction de la colatitude. Il est rappelé que la colatitude est égale à la latitude plus π/2) et s’exprime comme:
(Eq. 11)
avec:
et:
où θi,etiltet φi,escanreprésentent la longitude et la latitude définissant la direction de propagation voulue pour le i-ème faisceau radiofréquences respectivement dans les plans de définition des angles θ1 et φ1, et AE(θ,φ) représente la diagramme de rayonnement, dans le repère 0xyz, de chacun des éléments rayonnants 200er du réseau 200 (supposés identiques ici). De la sorte, une puissance P200i(UE) mesurée par l’équipement utilisateur UE et correspondant au i-ème faisceau radiofréquence émis par le réseau 200 s’exprime de manière générale selon l’expression:
P200i(UE) = K.P0.r-eta.A A,Beami (θ, φ).XBS(UE).YBS(UE)
Une telle expression présente la même structure que l’équation (Eq. 1) et les raisonnements détaillés ci-dessus s’appliquent de la même façon. Ainsi, dans le cas présent également, la connaissance du modèle de diagramme de rayonnement du réseau 200 d’éléments rayonnants 200er, caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences considéré (e.g. l’expression deA A,Beami (θ, φ) lorsque le faisceau considéré est le i-ème faisceau radiofréquences dont la direction de propagation voulue est θi,etiltet φi,escan) permet de déterminer au moins une équation (équation (Eq. 3lin) et équation (Eq. 3dB) détaillées ci-dessus) dont les membres sont fonction, d’une part, de l’information puissance relative considérée calculée par mise en œuvre des étapes E300 et E310 et, d’autre part, d’une valeur attendue de l’information puissance relative fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative considérée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, du faisceau radiofréquences associé à l’information puissance relative considérée en question.
Cependant, la complexité de l’équation (Eq. 11) fait qu’une résolution analytique est difficilement envisageable dans le cas général afin de déterminer la direction (θ1, φ1) de l’équipement utilisateur UE.
Ainsi, dans certaines variantes de réalisation, la résolution d’une telle équation comprend la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique.
Dans d’autres variantes, la résolution d’une telle équation comprend l’exploration de l’espace des solutions (θ, φ) afin de déterminer la direction (θ1, φ1) de l’équipement utilisateur UE la plus vraisemblable. Par exemple, la résolution met en œuvre, pour une information puissance relative donnée calculée lors de la mise en œuvre de l’étape E310:
- une obtention de la valeur attendue de l’information puissance relative donnée pour un jeu de différentes directions d’observation. Un jeu de valeurs attendues correspondant chacune à une direction d’observation est ainsi obtenu;et
- une comparaison entre, d’une part, l’information puissance relative donnée et, d’autre part, chaque valeur attendue du jeu de valeurs attendues délivrant une direction d’observation vraisemblable. Par exemple, la direction d’observation vraisemblable correspond à une valeur attendue la plus proche (e.g. au sens d’une norme donnée du type valeur absolue) de la puissance relative donnée parmi les valeurs attendues du jeu de valeurs attendues.
La position de l’équipement utilisateur est fonction de la direction de rayonnement vraisemblable. Par exemple, La position de l’équipement utilisateur est déterminée comme étant la direction de rayonnement vraisemblable.
Les formules obtenues ci-dessus sont liées à la convention adoptée, notamment en ce qui concerne la définition du repère 0xyzet des angles associés (i.e. longitude et latitude), mais d’autres formules équivalentes peuvent être envisagées si une autre convention est adoptée.
On présente désormais, en relation avec lafig. 4un exemple de structure de dispositif 400 permettant de mettre en œuvre les étapes du procédé de géolocalisation de la fig. 3 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif 400 comprend une mémoire vive 403 (par exemple une mémoire RAM), une unité de traitement 402 équipée par exemple d'un processeur, et pilotée par un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire morte 401 (par exemple une mémoire ROM ou un disque dur). A l'initialisation, les instructions de code du programme d’ordinateur sont par exemple chargées dans la mémoire vive 403 avant d'être exécutées par le processeur de l’unité de traitement 402.
Cette fig. 4 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le dispositif 400 afin qu’il effectue certaines étapes du procédé de géolocalisation (selon l’un quelconque des modes de réalisation et/ou variantes décrit(e)s ci-dessus en relation avec la fig. 3). En effet, ces étapes peuvent être réalisées indifféremment sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, un processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d’instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Dans le cas où le dispositif 400 est réalisé avec une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d’instructions) pourra être stocké dans un médium de stockage amovible (tel que par exemple un CD-ROM, un DVD-ROM, une clé USB) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 400 est inclus dans l’équipement utilisateur UE.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif 400 est inclus dans un dispositif du réseau de radiocommunications, e.g. dans un nœud du réseau ou dans la station de base BS.
Claims (16)
- Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur (UE) recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base (BS) d’un réseau de radiocommunications,
caractérisé en ce qu’il comprend:- une obtention (E300) d’une puissance mesurée par ledit équipement utilisateur pour chaque faisceau radiofréquences de ladite pluralité de faisceaux radiofréquences délivrant un jeu correspondant de puissances mesurées;
- un calcul (E310) d’au moins une information, dite information puissance relative, représentative d’un rapport ou d’une différence entre deux puissances dudit jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants;et
- une détermination (E320) d’une position dudit équipement utilisateur à partir, d’une part, de ladite au moins une information puissance relative et, d’autre part, pour chaque information puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative.
- Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite détermination met en œuvre, pour au moins une information puissance relative donnée parmi la ou les informations puissances relatives, la résolution d’une équation dont les membres sont fonction, d’une part, de ladite information puissance relative donnée et, d’autre part, d’une valeur attendue de ladite information puissance relative donnée fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative donnée.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ladite obtention comprend l’obtention d’une première et d’une deuxième puissances mesurées correspondant respectivement à un premier faisceau radiofréquence émis par une première antenne sectorielle de ladite station de base et à un deuxième faisceau radiofréquence émis par une deuxième antenne sectorielle de ladite station de base,
dans lequel ledit calcul délivre une première information puissance relative associée auxdits premier et deuxième faisceaux radiofréquences,
et dans lequel ladite détermination comprend la détermination d’un angle représentatif d’une longitude dudit équipement utilisateur dans un repère centré sur lesdites première et deuxième antennes sectorielles à partir, d’une part, de ladite première information puissance relative et, d’autre part, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, desdits premier et deuxième faisceaux radiofréquences.
- Procédé selon la revendication 3 en ce qu’elle dépend de la 2 dans lequel ladite résolution comprend la mise en œuvre de l’équation:
θ1 = - (M11dB/24 ) θ2 3dB/ θd + θd/2,
où:- θ1 représente ledit angle représentatif d’une longitude dudit équipement utilisateur,
- M11dBreprésente ladite première information puissance relative exprimée en décibels,
- θ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de chacune desdites première et deuxième antennes dans un plan de définition dudit angle θ1, et
- θd représente l’angle de dépointage entre lesdites première et deuxième antennes dans ledit plan de définition dudit angle θ1.
- Procédé selon la revendication 3 ou 4 dans lequel ladite obtention comprend en outre l’obtention d’une troisième puissance mesurée d’un troisième faisceau radiofréquences rayonné par une troisième antenne sectorielle de ladite station de base,
dans lequel ledit calcul délivre une autre information puissance relative associée audit troisième faisceau radiofréquences et à un faisceau parmi lesdits premier et deuxième faisceaux radiofréquences,
et dans lequel le signe de ladite autre information puissance relative exprimée en décibels est représentatif du signe dudit angle θ1 représentatif de la longitude dudit équipement utilisateur dans ledit repère.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel lesdits premier et deuxième faisceaux radiofréquences sont rayonnés par lesdites première et deuxième antennes selon un premier angle d’inclinaison,
dans lequel ladite obtention comprend l’obtention d’une quatrième puissance mesurée correspondant à un quatrième faisceau radiofréquences rayonné par ladite première antenne selon un deuxième angle d’inclinaison ou par ladite deuxième antenne selon ledit deuxième angle d’inclinaison,
dans lequel ledit calcul délivre une deuxième information puissance relative associée audit quatrième faisceau radiofréquences et audit premier, respectivement deuxième, faisceau radiofréquences,
et dans lequel ladite détermination comprend la détermination d’un angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur dans ledit repère à partir, d’une part, de ladite deuxième information puissance relative et, d’autre part, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, desdits quatrième et premier, respectivement deuxième, faisceaux radiofréquences.
- Procédé selon la revendication 6 en ce qu’elle dépend de la 2 dans lequel ladite résolution comprend la mise en œuvre de l’équation:
φ1 = M12dB/24 φ2 3dB/ (φt1– φt2) + (φt1+ φt2)/2,
où:- φ1 représente ledit angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur,
- M12dBreprésente ladite deuxième information puissance relative exprimée en décibels,
- φ3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de chacune desdites première et deuxième antennes dans un plan de définition dudit angle φ1,
- φt1 représente ledit premier angle d’inclinaison, et
- φt2 représente ledit deuxième angle d’inclinaison.
- Procédé selon la revendication 6 ou 7 dans lequel ladite détermination comprend la détermination d’une distance dudit équipement utilisateur par rapport à la station de base à partir de l’angle représentatif d’une latitude de l’équipement utilisateur.
- Procédé selon la revendication 2 dans lequel chaque faisceau radiofréquences de ladite pluralité de faisceaux radiofréquences est rayonné par un réseau d’éléments rayonnants de ladite station de base,
et dans lequel ladite résolution comprend la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique de ladite au moins une équation.
- Procédé selon la revendication 2 dans lequel chaque faisceau radiofréquences de ladite pluralité de faisceaux radiofréquences est rayonné par un même réseau d’éléments rayonnants de ladite station de base,
et dans lequel ladite résolution met en œuvre pour ladite au moins une information puissance relative donnée:- une obtention de ladite valeur attendue de ladite information puissance relative donnée pour un jeu de directions d’observation délivrant un jeu de valeurs attendues correspondant chacune à une direction d’observation;
- une comparaison entre, d’une part, ladite information puissance relative donnée et, d’autre part, chaque valeur attendue dudit jeu de valeurs attendues délivrant une direction d’observation vraisemblable,
ladite position dudit équipement utilisateur étant fonction de ladite direction de rayonnement vraisemblable.
- Procédé selon la revendication 10 dans lequel ladite direction d’observation vraisemblable correspond à une valeur attendue la plus proche de ladite puissance relative donnée parmi lesdites valeurs attendues dudit jeu de valeurs attendues.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel ledit modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance d’un i-ème faisceau radiofréquences en fonction d’une direction d’observation considérée s’exprime en fonction de:
avec:
et:
où:- θ représente un angle représentatif d’une longitude de la direction d’observation considérée,
- φ représente un angle représentatif d’une latitude de la direction d’observation considérée,
- θi,etiltreprésente un angle représentatif d’une longitude de la direction de propagation voulue pour ledit i-ème faisceau radiofréquences,
- φi,escanreprésente un angle représentatif d’une latitude de la direction de propagation voulue pour ledit i-ème faisceau radiofréquences,
- NHreprésente le nombre d’éléments rayonnants dudit réseau d’éléments rayonnants dans une direction horizontale,
- NVreprésente le nombre d’éléments rayonnants dudit réseau d’éléments rayonnants dans une direction verticale,
- dVreprésente l’espacement vertical entre deux éléments rayonnants,
- dHreprésente l’espacement horizontal entre deux éléments rayonnants,
- λ représente la longueur d’onde du faisceau radiofréquences, et
- AE(θ,φ) représente la diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant dudit réseau d’éléments rayonnants.
- Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- Dispositif (400) de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications
caractérisé en ce qu’il comprend une machine de calcul reprogrammable (402) ou une machine de calcul dédiée configurée pour:- obtenir une puissance mesurée par ledit équipement utilisateur pour chaque faisceau radiofréquences de ladite pluralité de faisceaux radiofréquences délivrant un jeu correspondant de puissances mesurées;
- calculer au moins une information, dite information puissance relative, représentative d’un rapport ou d’une différence entre deux puissances dudit jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants;et
- déterminer une position dudit équipement utilisateur à partir, d’une part, de ladite au moins une information puissance relative et, d’autre part, pour chaque information puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation, dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information puissance relative.
- Equipement utilisateur (UE) comprenant un dispositif (400) de géolocalisation selon la revendication 14.
- Station de base (BS) comprenant un dispositif (400) de géolocalisation selon la revendication 14.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1914092A FR3104266A1 (fr) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants. |
| EP20842012.5A EP4073534A1 (fr) | 2019-12-10 | 2020-12-08 | Procede de geolocalisation d'un equipement utilisateur recevant une pluralite de faisceaux radiofrequences emis par une station de base d'un reseau de radiocommunications, produit programme d'ordinateur et dispositif correspondants |
| PCT/FR2020/052341 WO2021116595A1 (fr) | 2019-12-10 | 2020-12-08 | Procede de geolocalisation d'un equipement utilisateur recevant une pluralite de faisceaux radiofrequences emis par une station de base d'un reseau de radiocommunications, produit programme d'ordinateur et dispositif correspondants |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1914092 | 2019-12-10 | ||
| FR1914092A FR3104266A1 (fr) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3104266A1 true FR3104266A1 (fr) | 2021-06-11 |
Family
ID=69811198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1914092A Pending FR3104266A1 (fr) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Procédé de géolocalisation d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par une station de base d’un réseau de radiocommunications, produit programme d’ordinateur et dispositif correspondants. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4073534A1 (fr) |
| FR (1) | FR3104266A1 (fr) |
| WO (1) | WO2021116595A1 (fr) |
Citations (3)
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| US20040203539A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-10-14 | Benes Stanley J. | Method and mobile station for autonomously determining an angle of arrival (AOA) estimation |
| US20050032531A1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-10 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Location positioning in wireless networks |
| WO2018060665A1 (fr) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | ZoneArt Networks Ltd. | Système de contrôle d'accès sans fil |
-
2019
- 2019-12-10 FR FR1914092A patent/FR3104266A1/fr active Pending
-
2020
- 2020-12-08 EP EP20842012.5A patent/EP4073534A1/fr active Pending
- 2020-12-08 WO PCT/FR2020/052341 patent/WO2021116595A1/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040203539A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-10-14 | Benes Stanley J. | Method and mobile station for autonomously determining an angle of arrival (AOA) estimation |
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| WO2018060665A1 (fr) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | ZoneArt Networks Ltd. | Système de contrôle d'accès sans fil |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 3GPP TR 37.842 V. 13.2.0 |
| 3GPP TR 37.842 V.13.2.0 |
| GUIDELINES FOR ÉVALUATION OF RADIO TECHNOLOGIES FOR IMTADVANCED, December 2009 (2009-12-01) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021116595A1 (fr) | 2021-06-17 |
| EP4073534A1 (fr) | 2022-10-19 |
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