FR3112047A1

FR3112047A1 - Procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur, dispositif, équipement utilisateur, station de base, système et programme d’ordinateur correspondants.

Info

Publication number: FR3112047A1
Application number: FR2006741A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marc Kelif
Original assignee: Orange SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: FR3112047B1

Abstract

L’invention concerne un procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par au moins une première et une deuxième antennes d’une station de base, la première antenne étant située à une première hauteur donnée et configurée pour émettre selon au moins une première et une deuxième directions de propagation, la deuxième antenne étant située à une deuxième hauteur donnée, distincte de la première hauteur, et configurée pour émettre selon au moins une troisième et quatrième directions de propagation, ledit procédé mettant en œuvre :- une obtention (40) d’une puissance mesurée par ledit équipement terminal pour des faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon la première et la deuxième directions de propagation et par la deuxième antenne selon la troisième et la quatrième directions de propagation, délivrant respectivement un premier jeu de puissances mesurées pour la première antenne et un deuxième jeux de puissances mesurées pour la deuxième antenne;- un calcul (41) d’au moins une information par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées, dite première information de puissance relative (M1) pour la première antenne et deuxième information de puissance relative (M2) pour la deuxième antenne; et- une détermination (42) d’un premier angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la première antenne et d’un angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la deuxième antenne, à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite première, respectivement deuxième antenne, ladite altitude étant déterminée (43) à partir des premier et deuxième angles de latitude et des première et deuxième hauteurs de la première et de la deuxième antennes. FIGURE 4

Description

Procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur, dispositif, équipement utilisateur, station de base, système et programme d’ordinateur correspondants.

Domaine technique de l'invention

La présente invention appartient au domaine général des télécommunications. Elle concerne plus particulièrement un réseau de communication sans fil et un procédé de détermination d’une altitude d’un équipement terminal dans un tel réseau de télécommunications.

Elle trouve notamment une application dans la détermination de l’altitude d’un objet, par exemple de type drône ou plus généralement de type objet volant UAV (pour « Unamed Aerial Vehicle », en anglais), capable de se connecter à un réseau de communications mobiles dont l’architecture est conforme à la norme 3GPP (pour « Third Generation Partnership Project », en anglais), dans une de ses versions actuelles ou futures.

Art antérieur

Aujourd’hui, l’utilisation d’objets volants pour recevoir et transmettre des informations, comme par exemple des données de mesure collectées par des capteurs, est en pleine expansion. De tels objets sont configurés pour se connecter à un réseau de télécommunications mobiles et pour transmettre régulièrement via ce réseau un flux de données de mesure à un équipement destinataire. Par exemple, un drône survole la côte littorale d’un pays et prend des photos aériennes. Les données capturées sont transmises aux forces de l’Ordre qui les exploitent pour surveiller les plages. Selon un autre exemple, un tel objet volant peut être utilisé pour survoler une région inhospitalière, aride ou inaccessible pour l’homme et collecter des données mesurées par des capteurs disposés dans cette région via un lien courte portée par exemple de type Wifi ou Zigbee. Selon encore un autre exemple, l’objet volant évolue dans une zone géographique située hors de la couverture par le réseau mobile, dite zone blanche, et sert de relais, autrement dit de station de base mobile, en recevant les flux de données d’équipements terminaux situés dans cette zone blanche et en les retransmettant à la station de base la plus proche.

Quel que soit le service considéré, il est nécessaire, pour que le service puisse être rendu de façon fiable de contrôler l’altitude de l’objet volant par rapport au niveau du sol. Une telle information d’altitude peut être notamment utilisée pour adapter les paramètres de transmission, comme par exemple la puissance d’émission entre l’objet volant et une station de base du réseau de communication afin de garantir une qualité de transmission suffisante des données.

Les techniques existantes de détermination de l’altitude d’un objet volant sont fondées sur des systèmes satellitaires GPS (pour « Global Positioning System », en anglais). Chaque satellite envoie des signaux indiquant sa position dans l'espace ainsi que l'heure et la date d'émission desdits signaux. Un récepteur GPS embarqué dans l’objet volant réceptionne ces signaux, calcule ensuite la durée de parcours de chaque signal entre le satellite émetteur et le récepteur, et en déduit enfin, par trilatération, sa position, en latitude, longitude et altitude, sur le globe. Pour que le système fonctionne, il faut compiler les données reçues de quatre satellites : trois pour la position et un pour la synchronisation.

Avec un tel système, tout équipement terminal (et donc en particulier un objet volant), qu'il soit sur terre, sur mer ou dans les airs, peut connaître sa position à toute heure et en tout lieu sur la surface ou au voisinage de la surface de la Terre, dès lors qu'il est équipé d'un récepteur et du logiciel nécessaire au traitement des informations reçues.

La précision de l’estimation fournie par le GPS par rapport à sa localisation réelle dépend du nombre de satellites visibles par le système GPS, qui peut fortement varier en fonction des conditions climatiques, mais pour un équipement terminal mobile tel qu’un téléphone intelligent (pour « smartphone », en anglais), elle peut atteindre 5 à 10 m.

En revanche, les systèmes GPS sont gourmands en termes de ressources ce qui peut s’avérer problématique lorsqu’ils équipent des équipements terminaux sur batterie, comme les objets volants. En outre, l’accès par un équipement terminal aux satellites de ce système n’est pas toujours disponible.

En outre, il n’est pas toujours utile d’obtenir une géolocalisation complète de l’objet volant, l’information d’altitude étant suffisante par exemple pour adapter les paramètres de la communication avec la station de base à laquelle l’objet est rattaché.

Il existe donc un besoin d’une technique de détermination d’une altitude d’un équipement terminal, tel que par exemple un objet volant, qui reste suffisamment précise pour constituer une bonne alternative au GPS, tout en étant plus économe en ressources.

Présentation de l'invention

L'invention répond à ce besoin en proposant un procédé de détermination d’une altitude d’un équipement terminal, recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par au moins une première et une deuxième antennes d’une station de base, la première antenne étant située à une première hauteur donnée et configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et la deuxième antenne étant située à une deuxième hauteur donnée, distincte de la première hauteur, configurée pour émettre selon au moins une troisième direction de propagation et une quatrième direction de propagation. Ledit procédé met en œuvre :
- une obtention d’une puissance mesurée par ledit équipement terminal pour des faisceaux radiofréquences émis par la première antenne au moins selon la première et la deuxième directions de propagation et des faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation, délivrant respectivement un premier jeu de puissances mesurées pour la première antenne et un deuxième jeux de puissances mesurées pour la deuxième antenne;
- un calcul d’au moins une information par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées, dite première information de puissance relative pour la première antenne et deuxième information de puissance relative pour la deuxième antenne, la première puissance étant associée pour la première antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la première direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la deuxième direction de propagation, la première puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la troisième direction de propagation et la deuxième puissance à un faisceau émis selon la quatrième direction de propagation; et
- une détermination d’un premier angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la première antenne et d’un deuxième angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la deuxième antenne, à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite première, respectivement deuxième antenne, ladite altitude étant déterminée à partir des premier et deuxième angles de latitude et des première et deuxième hauteurs de la première et de la deuxième antennes.

Ainsi l’invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive pour déterminer l’altitude d’un équipement utilisateur situé à portée d’une station de base (e.g. connecté à l’une des stations de base) d’un réseau de radiocommunications (e.g. un réseau de radiocommunications conforme aux normes 3GPP).

Plus particulièrement, la latitude de l’équipement utilisateur est déterminée à partir de mesures de puissance de différents signaux émis depuis deux antennes d’une station de base capables d’émettre chacune selon au moins deux directions de propagation distinctes (e.g. des signaux émis via deux antennes sectorielles ou des signaux correspondant à différents faisceaux de deux antennes de type matrice d’éléments rayonnants équipant la station de base), et situées à deux hauteurs différentes. Il convient de noter que ce cas de figure (deux antennes situées à deux hauteurs différentes) est relativement classique dans les réseaux de communications actuels.

Par ailleurs, cette détermination s’appuie sur le calcul d’informations de puissances relatives à partir des puissances mesurées. De telles informations sont représentatives 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 phénomènes impacte de la même façon les deux faisceaux radiofréquences considérés dans chaque information de puissance relative, ces faisceaux étant émis par des éléments rayonnants localisés sensiblement en un même point géographique de la 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. On note que selon une technologie d’antennes de type SISO (pour « Single Input Single Output » en anglais), dans le cas où les antennes ne sont pas exactement localisées au même point, une moyenne des puissances mesurées sur une période donnée permet d’éliminer les effets d’évanouissement rapide du canal. Selon une configuration d’antennes de type MIMO (pour « Multiple-Input Multiple-Output » en anglais), un tel moyennage n’est pas nécessaire.

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 latitude de l’équipement utilisateur dans le repère de chaque antenne, sans qu’il soit nécessaire de connaître l’ensemble des caractéristiques des deux antennes de la station de base. L’altitude de l’équipement utilisateur est simplement déduite de la connaissance de ces deux angles de latitude et des deux hauteurs des antennes de la station de base.

L’invention s’applique à la détermination de l’altitude de tout type d’équipement utilisateur pourvu qu’il soit simultanément à portée de faisceaux émis par deux antennes d’une station de base positionnées à des hauteurs distinctes et capables d’émettre des faisceaux radiofréquences simultanément ou à bref délai selon deux directions de propagation distinctes. Elle est donc particulièrement bien adaptée à la détermination de l’altitude d’objets volants de type drone, qui sont chargés de recevoir et/ou de transmettre des données via le réseau de communications mobile par exemple pour rendre des services de type surveillance. La connaissance de cette altitude permet notamment à la station de base d’adapter les paramètres de la communication et ainsi de garantir une bonne qualité de transmission des données. L’invention est donc particulièrement adaptée à l’internet des objets ou IoT (pour « Internet of Things », en anglais), c’est-à-dire à la mise en relation d’objets connectés dans un réseau mobile dont l’architecture est conforme à la 5^èmegénération de la norme 3GPP.

Néanmoins, elle s’applique aussi à la détermination de l’altitude d’équipements utilisateurs situés dans tout autre type d’environnement géographique dans lequel l’installation de stations de base à au moins deux antennes est préconisée ou rencontrée.

Selon un aspect de l’invention, ladite détermination met en œuvre, pour au moins une information de puissance relative donnée associée à une antenne donnée de la station de base parmi les informations de puissances relatives, la résolution d’une équation dont les membres sont fonction, d’une part, de ladite information de puissance relative calculée et, d’autre part, d’une valeur attendue de ladite information de puissance relative donnée, fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative donnée, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite antenne donnée.

Ainsi, la latitude de l’équipement utilisateur dans le repère de chacune des antennes de la station de base est déterminée de manière simple et robuste en mettant en adéquation la ou les informations de puissances relatives calculées à partir des puissances mesurées avec la ou les valeurs attendues telles que prédites par les modèles de diagramme de rayonnement des antennes utilisées.

Selon encore un autre aspect de l’invention, la première et la deuxième antenne de la station de base sont des antennes sectorielles, la première antenne étant configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences respectivement selon un premier angle de longitude et un premier angle d’inclinaison, formant la première direction de propagation, et selon le premier angle de longitude et un deuxième angle d’inclinaison, formant la deuxième direction de propagation, la deuxième antenne étant configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences respectivement selon un deuxième angle de longitude et un troisième angle d’inclinaison, formant la troisième direction de propagation et selon le deuxième angle de longitude et un quatrième angle d’inclinaison, formant la quatrième direction de propagation. On note que les troisième et quatrième angles d’inclinaison peuvent être identiques ou distincts des premier et deuxième angles d’inclinaison.

L’invention s’applique ici à une technologie d’antennes de type SISO.

Avantageusement, ladite résolution comprend, lorsque l’altitude de l’équipement utilisateur est supérieure à la hauteur de l’antenne, la mise en œuvre de l’équation :
φ_i= -Mi_dB/24 φ² _3dB/ (φt_1i– φt_2i) - (φt_1i+ φt_2i)/2,
où :
φ_ireprésente ledit angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la ième antenne,
Mi_dBreprésente ladite information de puissance relative exprimée en décibels pour la i-ème antenne,
φ_3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de la i-ème antenne dans un plan de définition dudit angle φ_i,
φt_1ireprésente ledit premier angle d’inclinaison de la première antenne ou, respectivement, le troisième angle d’inclinaison de la deuxième antenne, et
φt_2ireprésente ledit deuxième angle d’inclinaison de la première antenne ou, respectivement, le quatrième angle d’inclinaison de la deuxième antenne ; et
lorsque l’altitude de l’équipement utilisateur est inférieure à la hauteur de l’antenne, la mise en œuvre de l’équation :
φ’_i= Mi_dB/24 φ² _3dB/ (φt_1i– φt_2i) + (φt_1i+ φt_2i)/2,
où :
φ’_ireprésente ledit angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la i-ème antenne.

Ainsi, l’angle représentatif de la longitude de l’équipement utilisateur est déterminé de manière simple et robuste dans le repère de chacune des deux stations de base, lorsqu’elles implémentent une technologie du type SISO sur différents secteurs de couverture.

Selon un autre aspect de l’invention, la première antenne comprend une matrice d’éléments rayonnants, configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon au moins la première et la deuxième directions de propagation et la deuxième antenne comprend une matrice d’éléments rayonnants, configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation.

Une matrice d’éléments rayonnants est nativement configurée pour émettre simultanément des faisceaux radiofréquences dans une pluralité de direction de propagation. Elle peut donc sans problème émettre au moins un faisceau dans deux directions de propagation distinctes pour répondre aux besoins de l’invention. Ainsi, l’invention s’applique aussi à une technologie d’antennes de type MIMO.

Avantageusement, ladite résolution d’équation comprend la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique de ladite au moins une équation.

Selon un autre aspect de l’invention, pour chaque antenne, ladite résolution met en œuvre pour ladite au moins une information de puissance relative donnée :
une obtention d’un jeu de valeurs attendues de ladite information de puissance relative donnée pour un jeu de directions d’observation de l’équipement utilisateur correspondant chacune à une direction d’observation de l’équipement utilisateur parmi une pluralité de directions d’observations, une dite direction d’observation comprenant un angle de longitude et un angle de latitude;
une comparaison entre, d’une part, ladite information de puissance relative calculée et, d’autre part, chaque valeur attendue dudit jeu de valeurs attendues délivrant une direction d’observation pour laquelle la valeur attendue de ladite puissance relative donnée est la plus proche de l’information de puissance relative calculée ; et ledit angle de latitude dudit équipement utilisateur étant choisi égal à celui de la direction d’observation délivrée.

Ainsi, dans le cas MIMO, la résolution de la ou des équations mises en jeu peut se faire de manière simple et robuste par exploration de l’espace des solutions possibles, par exemple une table de correspondance entre une valeur de puissance et une valeur attendue de la direction d’observation.

Selon encore un autre aspect de l’invention, pour la première, respectivement la deuxième, antenne de la station de base, ledit modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance d’un j-ème faisceau radiofréquences en fonction d’une direction d’observation de l’équipement utilisateur dans le repère de la première, respectivement de la deuxième antenne, s’exprime en fonction de :

avec :
où
θ est un angle représentatif de la longitude de l’équipement utilisateur dans le repère de la première, respectivement de la deuxième antenne,
φ est un angle représentatif de la latitude de l’équipement utilisateur dans le repère de la première, respectivement deuxième antenne,
(θ_j,escan,φ_j,etilt)représente un couple d’angles caractéristique de la direction de propagation principale voulue pour ledit j-ème faisceau radiofréquences émis par la première, respectivement la deuxième antenne dans le repère (O _i ’xyz) de l’antenne,
N_Hreprésente le nombre d’éléments rayonnants de ladite matrice d’éléments rayonnants de la première, respectivement la deuxième antenne dans une direction horizontale,
N_Vreprésente le nombre d’éléments rayonnants de ladite matrice d’éléments rayonnants de la première, respectivement la deuxième antenne dans une direction verticale,
d_Vreprésente l’espacement vertical entre deux éléments rayonnants,
d_Hreprésente l’espacement horizontal entre deux éléments rayonnants,
λ représente la longueur d’onde du faisceau radiofréquences, et
A_E(θ,φ) représente le diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant de ladite matrice d’éléments rayonnants ;
et les étapes d’obtention, de calcul et de détermination sont répétées pour d’autres faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon la première et la deuxième directions de propagation et respectivement par la deuxième antenne selon la troisième et la quatrième directions de propagation, jusqu’à ce qu’une valeur de latitude soit obtenue par antenne.

Ainsi, on détermine des couples de valeurs d’angles de longitude et de latitude possibles de l’équipement utilisateur en appliquant le modèle de diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant de chaque antenne et on répète les étapes d’obtention, de calcul et de détermination sur plusieurs faisceaux jusqu’à obtenir une valeur unique de latitude par antenne. Un avantage de la matrice d’éléments rayonnants est qu’elle est parfaitement adaptée pour émettre simultanément des faisceaux selon deux directions de propagation distinctes.

De cette manière, on peut obtenir assez simplement les angles de latitude de l’équipement utilisateur dans le repère de chaque antenne à partir d’un système d’équations complexe.

Selon un autre aspect de l’invention, la détermination de l’altitude de l’équipement utilisateur à partir des premier et deuxième angles de latitude déterminés dans les repères respectifs de la première et de la deuxième antennes, comprend la mise en œuvre de l’équation suivante :
z_UE=
où :
Hi est la hauteur de la i-ème antenne dans le repère (Oxyz) de la station de base, et
φ_ireprésente ledit angle représentatif de la latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la ième antenne.

Ainsi, l’altitude de l’équipement utilisateur est déduite de façon très simple des angles de latitude déterminés, en utilisant une relation trigonométrique et la connaissance des hauteurs respectives des deux antennes.

L’invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur selon l’invention, tel que décrit précédemment, lorsqu’il est exécuté par un processeur.

L’invention vise également un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel sont enregistrés les programmes d’ordinateur tels que décrits ci-dessus.

Un tel support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une clé USB ou un disque dur.

D'autre part, un tel support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens, de sorte que le programme d’ordinateur qu’il contient est exécutable à distance. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargés sur un réseau par exemple le réseau Internet.

Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé de détermination précité.

L’invention concerne aussi un dispositif de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par au moins une première et une deuxième antennes d’une station de base , la première antenne étant située à une première hauteur donnée dans un repère de la station de base et configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et la deuxième antenne étant située à une deuxième hauteur donnée, distincte de la première hauteur, configurée pour émettre selon au moins une troisième direction de propagation et une quatrième direction de propagation, ledit dispositif étant configuré pour :
- obtenir une puissance mesurée par ledit équipement terminal pour des faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon au moins la première et la deuxième directions de propagation et des faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation, délivrant respectivement un premier jeu de puissances mesurées pour la première antenne et un deuxième jeux de puissances mesurées pour la deuxième antenne;
- calculer au moins une information par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées, dite première information de puissance relative pour la première antenne et deuxième information de puissance relative pour la deuxième antenne, la première puissance étant associée pour la première antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la première direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la deuxième direction de propagation, la première puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la troisième direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la quatrième direction de propagation;
- déterminer un premier angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la première antenne et un deuxième angle de latitude dudit équipement utilisateur dans un repère de la deuxième antenne, à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite première, respectivement deuxième antenne, et
- déterminer ladite altitude à partir des premier et deuxième angles de latitude et des première et deuxième hauteurs des première et deuxième antennes.

Avantageusement, ledit dispositif est configuré pour mettre en œuvre le procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur précité, selon ses différents modes de réalisation.

Avantageusement, ledit dispositif peut être intégré dans un équipement du réseau de communication. Il s’agit par exemple d’une station de base dotée d’aux moins deux antennes selon une technologie de type SISO ou selon une technologie de type MIMO, chacune des deux antennes émettant selon au moins deux directions de propagation distinctes.

En variante, le dispositif de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur selon l’invention est intégré dans un équipement utilisateur apte à se connecter audit réseau de communication.

Corrélativement, l’invention concerne enfin un système de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur, ledit équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par une station de base comprenant au moins une première antenne configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et par au moins une deuxième antenne configurée pour émettre selon au moins une troisième et une quatrième directions de propagation.

Un tel système comprend au moins la station de base et le dispositif de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur précité.

Le système, l’équipement utilisateur, la station de base, le dispositif de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur et le programme d'ordinateur correspondants précités présentent au moins les mêmes avantages que ceux conférés par le procédé précité selon les différents modes de réalisation de la présente invention.

Brève description 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 :

représente un équipement utilisateur connecté à une station de base d’un réseau de radiocommunications, ladite station de base comprenant deux antennes;

représente une antenne comprenant une matrice d’éléments rayonnants pouvant équiper la station de base de la figure 1 selon un mode de réalisation de l’invention ;

représente une station de base équipée de deux antennes comprenant chacune une matrice d’éléments rayonnants;

illustre un exemple d’architecture d’un système de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur selon un mode de réalisation de l’invention ;

représente les étapes du procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur selon un mode de réalisation de l’invention ;

illustre un premier exemple de positionnement angulaire de l’équipement utilisateur dans le système de la figure 3 ;

illustre un deuxième exemple de positionnement angulaire de l’équipement utilisateur dans le système de la figure 3 ;

illustre de façon géométrique la détermination d’un angle de latitude de l’équipement utilisateur selon un mode de réalisation de l’invention; et

présente un exemple de structure matérielle d’un dispositif permettant la mise en œuvre des étapes du procédé de détermination de l’altitude d’un équipement utilisateur selon un mode de réalisation de l’invention.

Description détaillée de l’invention

Principe général de l’invention

Le principe général de l'invention repose sur l’obtention de puissances mesurées par un équipement terminal, pour des faisceaux radiofréquences qu’il reçoit d’une station de base comprenant au moins deux antennes, chaque antenne étant configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon au moins deux directions de propagation distinctes, sur le calcul d’au moins une information de puissance relative par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances mesurées respectivement pour un premier faisceau radiofréquences émis selon une première direction de propagation et un deuxième faisceau émis selon une deuxième direction de propagation, et sur une détermination d’une position angulaire dudit équipement utilisateur par rapport à chacune des deux antennes, à partir, d’une part, desdites informations de puissance relative et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation de l’équipement utilisateur par l’antenne émettrice, dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative. L’altitude de l’équipement terminal est enfin déduite de ces deux informations de position angulaire et des hauteurs respectives de chacune des deux antennes dans un repère de la station de base.

L’invention fonctionne aussi bien avec une technologie SISO que MIMO et trouve de nombreuses applications, en particulier dans la gestion d’une communication entre un équipement terminal évoluant dans les airs, par exemple de type objet volant, à partir de l’altitude déterminée. Elle permet plus généralement d’adapter les paramètres de la communication avec tout équipement utilisateur situé à la portée d’une station de base, à partir de la connaissance de cette altitude.

Dans la suite de la description, on s’attache à décrire en détails un exemple de mise en œuvre de l’invention.

On présente désormais, en relation avec lafigure 1un équipement utilisateur UE (équipement terminal au sens de l’invention) recevant les faisceaux radiofréquences émis par une station de base BS d’un réseau de radiocommunications selon un mode de réalisation de l’invention basé sur une technologie de type SISO. 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 BS1, par exemple lorsqu’il met en œuvre lui-même le procédé de détermination de l’altitude de l’équipement utilisateur 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 à lafigure 1, 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 de lafigure 1, 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 deux secteurs distincts, chaque secteur étant couvert par une antenne dite sectorielle correspondante A1, A2. Chaque antenne A1, A2 est caractérisée, de façon connue en soi, par un diagramme de rayonnement.

Dans la présente demande, on entend par antenne sectorielle une antenne émettant principalement dans une direction de propagation donnée. Par exemple, une cellule du réseau de radiocommunications comprend deux secteurs. Les 2 secteurs sont supposés ici de dimensions identiques. Par souci de simplification, on suppose que chaque secteur est défini par un angle, θb₁, de dépointage dans le plan horizontal qui vaut dans cet exemple θb1 = 120°. C’est cette valeur de θb1 que l’on utilisera dans l’exemple de réalisation de l’invention détaillé ci-après.

On notera que d’autres valeurs d’angles de dépointage peuvent être choisies.

Chaque secteur est couvert au moyen d’une unique antenne A1, A2 apte à émettre un unique faisceau dans une direction de propagation DP1, DP2 donnée (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. Cette direction de propagation donnée DP1, DP2 est définie par deux angles, un angle de longitude θ_A1,respectivementθ _A2,et un angle d’inclinaison φ_t1, respectivement φ_t2, (ou angle de « tilt » en anglais) correspondant à un angle de dépointage (une latitude de dépointage ici) du diagramme de rayonnement de l’antenne A1, A2 considérée par rapport à un plan horizontal.

Autrement dit, les directions de propagation (ou de rayonnement) des faisceaux émis par les antennes A1, A2 couvrant deux secteurs adjacents de ce site présentent entre elles, c’est-à-dire entre leurs angles de longitude θ_A1,θ_A2respectifsun angle égal à θ_b1dans un plan horizontal.

Bien sûr, comme déjà évoqué, l’invention s’applique aussi dans le cas où la station de base est dotée de trois antennes. Dans ce cas, il suffit que l’équipement utilisateur UE reçoive les faisceaux radiofréquences émis par deux d’entre elles seulement pour que l’invention puisse s’appliquer.

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 IMT Advanced» de décembre 2009. Le diagramme de rayonnement de chaque antenne A1, A2 présente un angle d’ouverture à trois décibels dans le plan horizontal noté θ_3dB.

Les antennes A1 et A2 sont colocalisées au niveau de la station de base BS, celle-ci se trouvant en un point de la cellule couverte par la station de base BS. On note que par « colocalisées », on entend que les antennes A1, A2 se trouvent au niveau d’un même site (c’est-à-dire ici d’une même station de base). Elles ne sont toutefois pas positionnées en un même point géographique.

Dans l’exemple envisagé sur la figure1, on suppose que les première et deuxième antennes A1 et A2 sont agencées chacune sur leur propre pylône Py1, Py2, et placées à des hauteurs H1, H2 différentes avec H1>H2 ici, par exemple H1 est égale à 10 ou 15m, et la différence de hauteurs entre les deux antennes est de l’ordre de 3 à 5 mètres (ex. H1=15m et H2=10m). Les deux pylônes sont accolés et on peut donc supposer qu’ils sont colocalisés. Dans la suite, on suppose que chaque antenne dispose de son propre pylône.

On note que l’invention s’applique quelles que soient les hauteurs respectives des deux antennes dès lors que ces hauteurs sont différentes au regard de la précision de mesure de ces hauteurs. L’inventeur a en effet constaté par simulation que si cette précision de mesure est de l’ordre du centimètre, respectivement du mètre, un centimètre, respectivement un mètre, entre les hauteurs suffit pour appliquer l’invention.

Selon une alternative, les antennes A1 et A2 sont localisées au niveau d’un même pylône, mais placées à des hauteurs H1, H2 différentes, telles que mentionnées ci-dessus.

Comme illustré par lafigure 1,l’équipement utilisateur UE est repéré par rapport à la station de base BS dans un repère orthonormé Oxyz. L’origine O du repère est ici localisée au pied des deux pylônes de la station de base BS, au niveau du sol. L’axe Ozest vertical (le long des pylônes ici, parallèle à celui-ci) et les axes Oxet Oydéfinissent un plan horizontal parallèle au sol et perpendiculaire aux pylônes. Dans l’exemple envisagé ici, le plan Oxy se trouve au niveau du sol et est tangent à la surface de la Terre au point O situé au pied du pylône. L’axe Ox coïncide avec la projection de la direction de propagation principale de l’antenne A1 sur ce plan horizontal parallèle au sol. La projection de la direction de propagation principale de l’antenne A2 dans le plan Oxy est obtenue à partir de l’angle de dépointage θb1, comme illustré sur lafigure 1.

On désigne ici par direction d’observation de l’équipement utilisateur UE par une antenne de la station de base sa direction vue par cette antenne.

On considère aussi le repèreO ₁ ’xyzdont l’origine O₁’ est située au niveau de l’antenne A1 sur son pylône Py1 et le repèreO ₂ ’xyzdont l’origine O2’ est située au point où se trouve l’antenne A2 sur son pylône Py2.

Par exemple, l’équipement utilisateur UE est repéré via des angles d’un système de coordonnées sphériques (θ₁, φ₁) dans le repèreO ₁ ’xyzen question, et par la distance r₁représentant la distance entre l’origine O₁’ du repèreO ₁ ’xyzet l’équipement utilisateur UE selon la direction d’observation (θ₁, φ₁). Les coordonnées (r₁, θ₁, φ₁) définissent la position relative de l’équipement utilisateur UE par rapport à la première antenne A1 de la station de base BS, c’est-à-dire en prenant la position de l’antenne A1 comme référence. Pour obtenir l‘altitude absolue de l’équipement utilisateur UE dans un autre référentiel, par exemple le référentiel terrestre, le méridien de Greenwich, etc., il convient de tenir compte de la position de l’antenne dans le référentielOxyzde la station de base BS et de la position de la station de base dans ce référentiel. Cette position est connue du réseau de télécommunications auquel appartient la première station de base BS.

On note par ailleurs que l’équipement utilisateur UE peut être situé à une autre altitude que celle du niveau du sol, par exemple, dans les airs et être situé au-dessus du niveau du sol où se trouvent les pieds des pylônes de la station de base BS.

Comme précédemment évoqué, les antennes A1, A2 émettent des faisceaux radiofréquences selon un angle d’inclinaison φt₁respectivement φt₂(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 horizontalO ₁ ’xyrespectivementO ₂ ’xy(et donc Oxy).

De telles antennes sectorielles A1, A2 sont par exemple adaptées à une mise en œuvre dite SISO (pour « Single Input Single Output » en anglais) du réseau de radiocommunications considéré.

Sur lafigure 1, les antennes A1 et A2 se trouvent respectivement à des hauteurs H1, H2 qui correspondent à la distance entre les antennes et le sol (i.e. niveau auquel se situent les pieds des pylônes). Autrement dit, le planO ₁ ’xyse trouve à une hauteur H1 par rapport au plan Oxy et le planO’ ₂ xyse trouve à une hauteur H2.

On présente désormais, en relation avec lafigure 2aune antenne comprenant une matrice 200i d’éléments rayonnants 200er (désignée parfois également par réseau d’éléments rayonnants), par exemple du type à balayage électronique, pouvant équiper la station de base BS de la figure2bselon un autre mode de réalisation de l’invention.

Plus particulièrement, dans cet exemple, la matrice 200i comprend N_H=8 éléments rayonnants 200er dans la direction horizontale (i.e. selon la direction O_i’ydu repère représenté sur la figure2adans le cas présent) et N_V=12 éléments rayonnants 200er dans la direction verticale (i.e. selon la direction O_i’zdu repère dans le cas présent).

On note que dans le présent mode de réalisation, l’origine O_i’ du repère O’xyzest localisée au niveau de l’extrémité basse de la matrice 200i, comme illustré par lafigure 2a. La direction O_i’x est perpendiculaire au plan de la matrice d’éléments rayonnants et coïncide avec une direction principale de propagation (ou de façon équivalente de rayonnement) de cette matrice 200i.

Les centres respectifs de deux éléments rayonnants 200er consécutifs sont espacés d’une distance d_Vdans la direction verticale, et d’une distance d_Hdans la direction horizontale. En d’autres termes, le pas de la matrice 200i est d_Vdans la direction verticale et d_Hdans la direction horizontale. Dans d’autres modes de réalisation, d’autres nombres N_Het N_Vd’éléments rayonnants 200er sont considérés.

En relation avec lafigure 2a, une telle matrice 200i d’éléments rayonnants est capable d’émettre différents faisceaux radiofréquences pointant chacun dans une direction de propagation voulue autour de la direction de propagation principale de la matrice 200i. 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 desfigures 4, 5a-5b et 6. On considère par exemple une matrice 200i d’éléments rayonnants 200er telle que spécifiée dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0.

Une telle matrice 200i est par exemple adaptée à une mise en œuvre dite MIMO (pour « Multiple-Input Multiple-Output » en anglais) du réseau de radiocommunications considéré. En relation avec la figure 2b, la matrice d’éléments rayonnants de lafigure 2aest située au sommet du pylône de la station de base qu’elle équipe. Dans la suite, on désigne par repère de la station de base, comme dans le cas SISO, le repèreOxyzplacé au niveau du sol, au pied de ce pylône.

En relation avec lafigure 2b, on considère plus particulièrement une station de base BS comprenant deux antennes 200₁et 200₂du type de celle présentée enfigure 2a, placées respectivement à des hauteurs H1 et H2 distinctes de leurs pylônes respectifs Py1, Py2. La première antenne 200₁est associée au repèreO ₁ ’xyzet la deuxième antenne 200₂est associée au repèreO ₂ ’xyz.

On présente maintenant, en relation avec lafigure 3un exemple d’architecture d’un système 10 de localisation d’un utilisateur d’un équipement terminal UE dans un réseau de télécommunications RT selon un mode de réalisation de l’invention. Un tel réseau comprend la station de base BS, qui vient d’être décrite en relation avec lesfigures 1 ou 2b.

Le système 10 comprend en outre un dispositif 100 configuré pour déterminer l’altitude de l’équipement terminal UE dans le réseau de télécommunications RT.

Dans un mode de réalisation, un tel dispositif comprend un module OBT. P d’obtention d’une puissance mesurée par ledit équipement utilisateur pour au moins deux faisceaux radiofréquences émis par la première antenne A1, 200₁de la station de base respectivement selon une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et au moins deux faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne A2, 200₂respectivement selon une troisième direction de propagation et une quatrième direction de propagation. Une première puissance mesurée correspondant à la première direction de propagation et une deuxième puissance mesurées correspondant à la deuxième direction de propagation sont délivrées pour la première antenne A1. De façon correspondante, pour la deuxième antenne de la station de base, une troisième puissance mesurée correspondant à la troisième direction de propagation ainsi qu’une quatrième puissance mesurée correspondant à la quatrième direction de propagation sont délivrées.

Le dispositif 100 comprend aussi un module OBT. IPR de calcul d’au moins une information représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées pour chaque antenne, dite première information de puissance relative pour la première antenne et deuxième information de puissance relative pour la deuxième antenne, la première puissance étant associée pour la première antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la première direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la deuxième direction de propagation, la troisième puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la troisième direction de propagation et la quatrième puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau émis selon la quatrième direction de propagation.

Le dispositif 100 comprend aussi un module DET. POS de détermination d’une position angulaire dudit équipement utilisateur UE à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative de chaque antenne et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction d’une direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite antenne. Il comprend enfin un module DET. ALT de détermination d’une altitude dudit équipement utilisateur UE à partir de la position angulaire.

Le dispositif 100 met ainsi en œuvre le procédé de détermination de l’altitude de l’équipement utilisateur selon l’invention qui sera décrit plus en détails en relation avec lafigure 4.

Dans l’exemple de lafigure 3, le dispositif 100 est logé dans le réseau lui-même et intégré à la station de base BS, laquelle comprend, classiquement, des mémoires MEM associées à un processeur CPU. Les mémoires peuvent être de type ROM (de l’anglais « Read Only Memory ») ou RAM (de l’anglais « Random Access Memory ») ou encore Flash. La station de base BS comprend en outre un module TX configuré pour piloter l’émission/réception de faisceaux radiofréquences par sa ou ses antennes (non représentées) selon le type de technologie utilisé. En variante, le dispositif 100 pourrait être intégré à un équipement nœud du réseau RT. Selon un autre mode de réalisation, il est intégré à l’équipement utilisateur UE.

On présente désormais, en relation avec lafigure 4les étapes du procédé de détermination de l’altitude d’un équipement utilisateur UE selon un mode de réalisation de l’invention dans l’environnement illustré par lesfigures 5a, 5b et 6.

Lors d’uneétape 40, les puissances d’une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par la première antenne A1 de la station de base BS selon une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation sont obtenues. Plus particulièrement, ces puissances sont mesurées par l’équipement utilisateur UE. De la sorte, un jeu correspondant de puissances P11, P21 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 à lafigure 1, 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, par exemple la première antenne A1 selon une première et une deuxième directions de propagation. Lors de cette même étape40, les puissances d’une pluralité de faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne A2 de la station de base BS couvrant un secteur adjacent à celui dans lequel il se trouve, selon une troisième et direction de propagation et une quatrième directions de propagation sont aussi mesurées.

De même, dans une configuration MIMO s’appuyant par exemple sur une première antenne 200₁et une deuxième antenne 200₂comprenant chacune une matrice d’éléments rayonnants tel que représentée sur lafigure 2b, plusieurs faisceaux radiofréquences peuvent être émis simultanément par chaque antenne dans plusieurs directions de propagation distinctes, qui ne coïncident pas nécessairement avec la direction dans laquelle se trouve l’équipement utilisateur UE par rapport à l’antenne en question. Celui-ci peut toutefois être en mesure de recevoir ces faisceaux radiofréquences même s’ils ne lui sont pas directement destinés.

Pour mettre en œuvre l’invention, on suppose que les puissances des faisceaux radiofréquences émis par les première et deuxième antennes de la station de base peuvent être mesurés par l’équipement utilisateur et qu’il est capable de distinguer la puissance d’un tel faisceau d’une puissance de bruit. Par exemple, l’équipement utilisateur UE identifie quelle antenne A1, A2, 200₁,200₂a émis le faisceau pour lequel il mesure la puissance à partir d’informations véhiculées par le faisceau en question dans des canaux de signalisation, dits canaux communs. De telles informations sont par exemple des symboles pilotes, connus en soi. Ces informations lui sont transmises par la station de base de façon spontanée ou à sa demande expresse.

Le premier et le deuxième faisceaux émis par la chaque antenne de la station de base selon des directions de propagation distinctes peuvent être reçus simultanément ou consécutivement. On note que, pour limiter l’impact des effets du fast fading, il est préférable que les deuxièmes faisceaux soit émis, sinon simultanément, au moins à bref délai des premiers.

Dans certains modes de réalisation, les puissances mesurées par l’équipement utilisateur UE sont remontées par ce dernier au réseau de radiocommunications (e.g. via une transmission à la station de base BS1 ou alternativement à un équipement nœud EN du réseau RT). C’est le cas par exemple lorsque le dispositif 100 mettant en œuvre le présent procédé de détermination d’une altitude de l’équipement utilisateur UE 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 de l’équipement utilisateur la puissance mesurée par l’équipement utilisateur UE pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences émis par la première antenne de la station de base BS selon les première et deuxième directions de propagation (formant un « premier jeu (P11, P21) de puissances mesurées » au sens de l’invention pour la station de base BS) et la transmet au dispositif 100. En parallèle, la station de base BS reçoit la puissance mesurée par l’équipement utilisateur UE pour chaque faisceau radiofréquences de la pluralité de faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne de la station de base BS1 selon les troisième et quatrième directions de propagation, formant un « deuxième jeu (P12, P22) de puissances mesurées » au sens de l’invention et la transmet au dispositif 100.

Dans d’autres modes de réalisation, le présent procédé de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur UE est mis en œuvre directement dans l’équipement utilisateur UE. Dans ce dernier cas, le dispositif 100 est intégré à l’équipement utilisateur UE et les puissances mesurées sont stockées localement.

Lors d’uneétape 41, au moins une information de 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 ((P11, P21) pour première antenne de la station de base BS) et (P12, P22) pour la deuxième antenne de station de base BS) du jeu de puissances mesurées associées à deux faisceaux radiofréquences correspondants, est calculée. Ainsi, le dispositif 100 obtient une première information de puissance relative M11 à partir du jeu de puissances mesurées pour la première antenne de la station de base BS1 et une deuxième information M12 de puissance relative à partir du jeu de puissances mesurées pour la deuxième antenne de la station de base BS.

Dans le cas d’une configuration SISO, lorsque les deux antennes de la station de base se trouvent quasiment en un même point géographique, les effets du fast fading s’éliminent quand on fait le rapport ou la différence des puissances reçues par l’utilisateur.

Néanmoins, dans l’exemple de réalisation des figures5a et 5b, on note que, les antennes ne sont pas exactement colocalisées, du fait qu’elles sont situées à des hauteurs différentes et qu’elles peuvent être agencées sur des pylônes distincts. Avantageusement, les puissances mesurées par l’équipement utilisateur UE peuvent être moyennées sur une durée déterminée pour éliminer les effets du fast fading. 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 1 GHz, une moyenne effectuée sur une durée de 50 ms 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.

Néanmoins, la distance entre les deux antennes de la station de base doit rester relativement faible pour que ce moyennage élimine l’effet de la distance r avec le récepteur avec une précision suffisante. A cet égard, on note que la mobilité éventuelle de l’équipement utilisateur UE impose des contraintes plus importantes sur la rapidité des mesures, que dans le cas statique.

EnE42, la position angulaire de l’équipement utilisateur UE, en particulier une mesure de l’angle de latitude φ₁, φ₂de l’équipement utilisateur dans les repères respectifs des deux antennes est déterminée à partir, d’une part, des informations de puissance relative et, d’autre part, pour chacune de ces informations de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information de puissance relative (i.e. pour chacun des deux faisceaux radiofréquences de directions de propagation différentes dont la puissance est à la base de l’information de puissance relative en question), d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation de l’utilisateur, du faisceau radiofréquences associé à l’information de puissance relative.

En43, l’altitude z_UEde l’équipement UE dans le repèreOxyzde la station de base BS est dérivée de cette position angulaire.

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 lafigure 1 (cas d’une technologie de type SISO) et, d’autre part, avec lesfigures 2aet2b(cas d’une technologie de type MIMO). On se réfère en outre aux schémas desfigures 5a et 5bqui illustrent deux exemples de positionnement angulaire de l’équipement utilisateur par rapport à la station de base BS et à lafigure 6, qui illustre géométriquement la détermination43de l’altitude de l’équipement utilisateur à partir des deux mesures d’angles de latitude obtenues en42.

On détaille d’abord un premier mode de réalisation selon lequel les antennes de la station de base utilisent une technologie de type SISO.

Lors de l’étape40déjà décrite, le dispositif 100 obtient par exemple une première P11(UE) et une deuxième P21(UE) puissances mesurées correspondant respectivement à un premier faisceau radiofréquences émis par la première antenne A1 selon une première direction de propagation définie par un premier angle de longitude θ_A1(égal à zéro dans le repèreO’ ₁ xyz, la direction de propagation de la première antenne A1 dans le plan horizontalO’ ₁ xycorrespondant à l’axeO’ ₁ x) et un premier angle d’inclinaison φt₁₁, et à un deuxième faisceau radiofréquences émis par la première antenne A1 selon premier angle de longitude θ_A1et un deuxième angle d’inclinaison φt₂₁(non représenté sur lesfigures 5a et 5b, qui par simplicité n’illustrent que la première direction de propagation associée à l’antenne A1 et la troisième direction de propagation associée à l’antenne A2), distinct de φt₁₁.

A cet égard, on note que les antennes SISO sont équipées d’un mécanisme permettant de modifier électriquement leur angle d’inclinaison. Elles sont donc tout-à-fait capables d’émettre à bref délai deux faisceaux selon des directions de propagation différentes (en raison d’angles d’inclinaison différents).

On note également que les premier et troisième angles d’inclinaison φt₁₁, φt₁₂et les deuxième et quatrième angles d’inclinaison φt₂₁, φt₂₂peuvent être choisis égaux ou distincts.

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.r₁ ^- ^η.G1(θ₁, φ₁, φt₁₁).X_BS(UE).Y_BS(UE) (Eq. 1)

Où

K est une constante ;

φt₁₁est l’angle d’inclinaison ou tilt avec lequel la première antenne A1 a émis le premier faisceau radiofréquences ;

(r₁, θ₁, φ₁) sont les coordonnées de l’équipement utilisateur UE dans le repèreO’ ₁ xyzde la première antenne,
r₁désignant la distance de l’équipement utilisateur UE par rapport à l’origine O’₁du repère de la première antenne A1,
θ₁une mesure d’angle, dite de longitude, entre la direction de propagation principale (θ_A1, φt₁₁) de la première antenne et la direction d’observation de l’équipement utilisateur par cette première antenne dans le plan horizontalO’ ₁ xy,
φ ₁ une mesure d’angle vertical, dite de latitude de l’équipement utilisateur UE par rapport au plan horizontalO’ ₁ xy, dans le plan vertical comprenant la direction d’observation de l’équipement utilisateur UE par cette première antenne ;
η est un facteur d’évanouissement (aussi appelé facteur de « pathloss ») modélisant l’atténuation de propagation,
P0 est la puissance émise par la première antenne A1 sur le faisceau considéré,

G1(θ₁, φ₁, φt₁₁) est le gain de l’antenne A1 rayonné par le faisceau considéré dans la direction (θ₁, φ₁) (qui définit la direction d’observation de l’équipement utilisateur UE par l’antenne A₁au sens de l’invention) et selon l’angle d’inclinaison φt₁₁,

X_BS(UE) est un paramètre représentant les évanouissements rapides (pour « fast fading », en anglais) du canal de propagation entre l’antenne A1 et l’équipement utilisateur UE et

Y_BS(UE) est un paramètre représentant les effets de masquage (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.

On note que le modèle utilisé en équation (1) reliant la puissance reçue par l’équipement utilisateur à la direction d’observation (θ₁, φ₁) est obtenu en considérant que l’antenne A1 et l’équipement utilisateur UE sont en visibilité directe (ou LOS pour « line-of-sight » en anglais) : dans cette configuration, le faisceau rayonné par l’antenne A1 selon la direction (θ₁, φ₁) est reçu selon la même direction par l’équipement utilisateur UE. Cette configuration en visibilité directe se présente avec une forte probabilité lorsque l’équipement utilisateur se trouve dans les airs, en particulier à une altitude élevée, de 500 mètres ou plus.

Toutefois, ce modèle peut encore être utilisé lorsque l’équipement utilisateur UE n’est pas considéré comme étant en visibilité directe avec l’antenne A1 (on parle aussi de configuration NLOS pour « Non Line of Sight » en anglais), par exemple en raison de la présence d’obstacles entre l’antenne A1 et l’équipement utilisateur UE. Dans ce cas en effet, il se peut que le faisceau rayonné par l’antenne A1 dans la direction (θ₁, φ₁) soit reçu par l’équipement utilisateur UE selon une direction légèrement différente, par exemple (θ₁+δθ₁,φ₁+δφ₁). Le modèle décrit ci-dessus et la localisation de l’équipement utilisateur UE qui en résulte conformément à l’invention peuvent alors s’avérer moins précis dans cette configuration.

De manière alternative, on peut utiliser en configuration NLOS, un modèle plus précis décrivant la puissance reçue au niveau de l’utilisateur en fonction de la direction d’observation de l’utilisateur par l’antenne, estimé par exemple via des simulations numériques ou expérimentalement.

De même, pour le deuxième faisceau radiofréquences émis par la première antenne selon la deuxième direction de propagation (θ_A1, φt₂₁) avec le deuxième angle d’inclinaison ou tilt φt₂₁, 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.r₁ ^- ^η.G21(θ₁, φ₁, φt₂₁).X_BS(UE).Y_BS(UE) (Eq. 2)

où G21(θ₁, φ₁, φt₂₁) est le gain de la première antenne A1 rayonné par le faisceau considéré dans la direction (θ₁, φ₁) de l’équipement utilisateur UE.

On décrit désormais le cas où les effets du masquage (shadowing) et de l’évanouissement rapide du canal (fast fading) sur les faisceaux radiofréquences ne peuvent pas être négligés, par exemple lorsque l’équipement utilisateur UE évolue à une altitude peu élevée, inférieure à 500 m.

Si les faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon deux angles de tilt différents sont simultanés ou associés à des instants très proches dans un environnement qui n’évolue pas trop rapidement, comme par exemple à une altitude suffisamment élevée, on peut raisonnablement considérer que les termes représentant l’atténuation de propagation, les évanouissements rapides X_BS(UE) et les effets de masquage Y_BS(UE) sont identiques dans les équations précédentes (Eq. 1) et (Eq. 2) et disparaissent lors du calcul de l’information de puissance relative M11 en41. Sinon, si on ne peut pas faire l’hypothèse que ces deux termes sont identiques, alors les calculs à mettre en œuvre sont un peu plus complexes.

Dans la suite, on suppose que les conditions d’émission des premier et deuxième faisceaux radiofréquences par chaque antenne de la station de base satisfont ce critère temporel.

De la sorte, lors de la mise en œuvre de l’étapeE41, la première information de puissance relative M11 associée aux premier et deuxième faisceaux radiofréquences s’exprime uniquement en fonction des gains G11(θ₁, φ₁, φt₁₁) et G21(θ₁, φ₁, φt₂₁). En effet, à partir des équations (Eq. 1) et (Eq. 2), on peut écrire :

M1 = P11(UE)/P21(UE) = G11(θ₁, φ₁, φt₁₁)X_BS(UE)Y_BS(UE)/G21(θ₁, φ₁, φt₂₁)X_BS(UE)Y_BS(UE) (Eq. 3lin)

ou, alternativement, en décibels :

M1_dB= (G11(θ₁, φ₁, φt₁₁)_dB- G21(θ₁, φ₁, φt₂₁)_dB) (Eq. 3dB)

De la sorte, ayant la connaissance d’un modèle (par exemple 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 de l’équipement utilisateur par l’antenne considérée, du faisceau radiofréquences considéré (ici un modèle pour G11(θ₁, φ₁, φt₁₁) et pour G21(θ₁, φ₁, φt₂₁) en visibilité directe), il est possible d’obtenir la position angulaire de l’équipement utilisateur UE en résolvant l’équation (Eq. 3lin) ou l’équation (Eq. 3dB) lors de la mise en œuvre de l’étape42. En d’autres termes, lors de l’étape42, la détermination de la position angulaire de l’équipement utilisateur UE met en œuvre, pour au moins une information de puissance relative donnée, la résolution d’une équation (équation (Eq. 3lin) ou (Eq. 3dB)) dont les membres sont fonction, d’une part, de l’information de puissance relative donnée et, d’autre part, d’une valeur attendue de l’information de puissance relative donnée. Plus particulièrement, la valeur attendue en question est fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information de puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation de l’équipement utilisateur par l’antenne émettrice, du faisceau radiofréquences associé à l’information de puissance relative donnée.

Par exemple, on considère un modèle d’antennes telles que décrit 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.

L’équipement utilisateur UE peut se situer à une altitude supérieure ou inférieure à la hauteur des antennes.

Pour distinguer ces deux cas, on note les angles de latitude φ’₁et φ’₂si l’objet est à une altitude inférieure à celles des antennes, et φ₁et φ₂s’il se situe à une altitude supérieure à celles des antennes.

On peut écrire,si l’altitude z _UE de l’objet est inférieure à la hauteur H1 de l’antenne:
(G11(θ₁, φ₁, φt₁₁))_dB= -12 (θ₁/ θ_3dB)²- 12 ((φ’₁– φt₁₁) / φ_3dB)²(Eq. 4)
(G21(θ₁, φ₁, φt₂₁))_dB= -12 (θ₁/ θ_3dB)²- 12 ((φ’₁– φt₂₁) / φ_3dB)²(Eq. 5)
où θ_3dBreprésente 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 horizontalO’ ₁ xy), φ_3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement dans le plan de définition de l’angle φ₁. On considère un plan vertical défini par l’axe vertical 0zet par la direction d’observation de l’équipement utilisateur UE considérée par l’antenne A1, c’est-à-dire la direction de l’équipement utilisateur UE dans l’équation (Eq. 4) qui est donnée par les angles θ₁et φ₁. Ce plan est parfois appelé plan méridien.

φt₁₁est représentatif de l’angle d’inclinaison des faisceaux radiofréquences ou premier tilt émis par la première antenne A1 par rapport au plan horizontal 0₁’xy.

On peut donc écrire :
M1_dB= G11 _dB–G21 _dB= - 12 ((φ’₁– φt₁₁)/φ_3dB)²+ 12 ((φ’₁– φt₂₁)/φ_3dB)²(Eq. 6)

M1 représente le ratio entre gain de l’antenne A1 lorsqu’elle émet selon la première direction de propagation (θ_A ₁, φt₁₁) et le gain de cette même antenne lorsqu’elle émet selon la deuxième direction de propagation (θ_A ₁, φt₂₁).

Si l’altitude z _UE de l’équipement utilisateur UE est inférieure à la hauteur H1 de l’antenne A1, on en déduit :
φ’₁= (M1_dB/24) φ_3dB ²/ (φ t₁₁– φ t₂₁) + (φt₁₁+ φt₂₁)/2 (Eq. 7)

En relation avec lafigure 6, on considère le triangle rectangle formé dans le plan vertical passant par l’origine O’₁du repèreO’ ₁ xyzet la direction d’observation (θ₁, φ₁) de l’équipement utilisateur par la première antenne. Ce triangle a pour sommets l’origine O’₁du repèreO’ ₁ xyz, la position (ponctuelle) de l’équipement utilisateur UE dans ce plan et sa projection dans le planO’ ₁ xy.

Une relation trigonométrique simple dans ce triangle permet d’écrire :
sin(φ’₁) = (H1- z_UE) / r₁avec sin(φ’₁)> 0 donc φ’₁>0

On considère maintenant le cas où l’altitude z _UE de l’objet est supérieure à la hauteur H1 de l’antenne A1 :
On a :
G11(θ₁, φ₁, φt₁₁) _dB= -12 (θ₁/θ_3dB)²- 12 ((φ₁+ φt₁₁)/φ_3dB)²(Eq. 4’)
G21(θ₁, φ₁, φt₂₁) _dB= -12 ( θ1/θ_3dB)²- 12 ((φ₁+ φt₂₁) / φ_3dB)² (Eq. 5’)

On peut donc écrire :
M1_dB= G11 _dB–G21 _dB= - 12 ((φ₁+ φt₁₁) / φ_3dB)²+ 12 ((φ₁+ φt₂₁) / φ_3dB)²(Eq. 6’)

M1 représente le ratio entre gain G11 de la première antenne A1 lorsqu’elle émet selon le premier angle de longitude θ_A ₁et le premier angle de tilt φt₁₁et le gain G21 de cette même antenne lorsqu’elle émet selon le même angle de longitude θ_A ₁et le deuxième angle de tilt φt₂₁.

Ainsi on a :
φ₁= -(M1_dB/24) φ_3dB ²/ (φt₁₁– φt₂₁) - (φt₁₁+ φt₂₁)/2 (Eq. 7’)

De même que précédemment, on peut écrire :
sin(φ₁) = (H1-z_UE) / r₁avec sin(φ₁) < 0 donc φ₁<0 (Eq. 8’)

De même, lors de l’étape40déjà décrite, le dispositif 100 obtient par exemple une troisième puissance P21(UE) et une quatrième P22(UE) puissance mesurées correspondant respectivement à un premier faisceau radiofréquences émis par la deuxième antenne A₂selon une première direction de propagation (θ_A2, φt₁₂) et à un deuxième faisceau radiofréquences émis selon une deuxième direction de propagation (θ_A2, φt₂₂).

On suppose ici par simplicité que les deux antennes A1 et A2 ont un même diagramme de rayonnement. On suppose également que les deux antennes de la station de base BS émettent avec la même puissance P0. Néanmoins, du fait que l’on fait un rapport entre les première et deuxième puissances mesurées pour une même antenne, on note que l’invention s’applique aussi et sans changement si la puissance d’émission de la deuxième antenne diffère de celle de la première.

On rappelle que la deuxième antenne A2 est située en un point O’₂à une hauteur H2 de l’origine O du repèreOxyzde la station de base BS et on suppose dans cet exemple de réalisation que H2<H1. On considère son repèreO’ ₂ xyz.

L’équipement utilisateur UE situé à une altitude z_UEdans le repèreOxyzde la station de base BS, reçoit une puissance P21 de la deuxième antenne A2 émettant selon l’angle d’inclinaison φt₂₁. Cette puissance s’écrit (pour faciliter la compréhension de l’invention, on garde ici les mêmes références d’équations que pour la première antenne) :
P12(UE) = K.P0 r₂ ^-η .G21(θ₂, φ₂, φt₁₂) (Eq. 2)

Où (r₂, θ₂, φ₂) désigne la position de l’équipement utilisateur UE par rapport à la deuxième antenne A2 de la station de base BS.

L’équipement utilisateur UE reçoit une puissance P22 de cette même deuxième antenne A2 émettant selon la même direction de propagation (θ_A2, φt₂₂). Cette puissance s’écrit

P22 (UE) = K.P0 r₂ ^-(eta)G22(θ₂, φ₂, φt₂₂) (Eq. 2)

De même que pour la première antenne, on distingue les deux cas suivants :
Si l’altitude z_UEde l’objet est inférieure à la hauteur H2 de l’antenne A2 :
M2_dB= (G12(θ₂, φ’₂, φt₁₂)_dB- G22(θ₂, φ’₂, φt₂₂)_dB)(Eq. 3dB)

G12(θ₂, φ₂, φt₁₂))_dB= -12 (θ₂/ θ_3dB)²- 12 ((φ’₂– φt₁₂) / φ_3dB)²(Eq. 4)

(G22(θ₂, φ₂, φt₂₂))_dB= -12 (θ₂/ θ_3dB)²- 12 ((φ’₂– φt₂₂) / φ_3dB)²(Eq. 5)

Donc on obtient :
M2_dB= G12 _dB–G22 _dB= - 12 ((φ’₂– φt₁₂)/φ_3dB)²+ 12 ((φ’₂– φt₂₂)/φ_3dB)²(Eq. 6)

M2 représente le ratio entre gain de l’antenne A2 lorsqu’elle émet selon le premier angle de tilt φt₁₂et le gain de cette même antenne lorsqu’elle émet selon le deuxième angle de tilt φt₂₂.

En relation avec lafigure 6, on considère le triangle rectangle formé dans le plan vertical passant par l’origine O’₂du repèreO’ ₂ xyzet la direction d’observation de l’équipement utilisateur par la deuxième antenne (θ₂, φ₂). Ce triangle a pour sommets l’origine O’₂du repèreO’ ₂ xyz, la position (ponctuelle) de l’équipement utilisateur UE dans ce plan et sa projection dans le planO’ ₂ xy.

Si l’altitude z _UE de l’équipement utilisateur UE est inférieure à la hauteur H2 de l’antenne A2, on en déduit :

φ’₂= (M2_dB/24) φ_3dB ²/ (φ t₁₂– φ t₂₂) + (φt₁₂+ φt₂₂)/2 (Eq. 7)

Une relation trigonométrique simple dans ce triangle permet d’écrire :
sin(φ’₂) = (H₂-z_UE) / r₂avec sin(φ’₂) > 0 donc φ’₂>0 (Eq. 8)

Si l’altitude z _UE de l’objet est supérieure à la hauteur H2 de l’antenne A2,on a :
G21(θ₂, φ₂, φt₁₂) _dB= -12 (θ₂/ θ_3dB)²- 12 ((φ₂+ φt₁₂)/φ_3dB)²(Eq. 4’)

G22(θ₂, φ₂, φt₁₂) _dB= -12 (θ₂/ θ_3dB)²- 12 ((φ₂+ φt₁₂)/φ_3dB)²(Eq. 5’)

On peut donc écrire

M2_dB= G12 _dB–G22 _dB= - 12 ((φ₂+φt₁₂) / φ_3dB)²+ 12 ((φ₂+ φt₂₂) / φ_3dB)²(Eq. 6’)

Ainsi on a :
φ₂= -(M2_dB/24) φ_3dB ²/ (φt₁₂– φt₂₂) - (φt₁₂+ φt₂₂)/2 (Eq. 7’)

De même que précédemment, on peut écrire :
sin(φ₂) = (H₂-z_UE) / r₂avec sin(φ₂) < 0 donc φ₂<0 (Eq. 8’)

Ainsi, à l’issue de l’étape42, on connaît la position angulaire verticale (latitude) de l’équipement utilisateur UE par rapport aux plans horizontaux respectifsO’ ₁ xyetO’ ₂ xyde chaque antenne de la station de base.

En43, on déduit l’altitude z_UEde l’équipement utilisateur dans le repèreOxyzde la station de base BS, comme suit :

Si l’équipement utilisateur UE évolue à une altitude z _UE supérieure à H1(avec H1 > H2 donc aussi supérieure à H2), on a donc les conditions suivantes sur les angles :
(φ₁<0, φ₂<0 et |φ₂| > | φ₁|).

En relation avec lafigure 6, on désigne par a la longueur du côté horizontal du premier triangle T1. a est aussi la longueur du côté horizontal du triangle T2.

Dans le triangle T1, on a la relation trigonométrique suivante :
tan(φ₁) = (H1- z_UE) / a

Dans le triangle T2, on a :
tan(φ₂) = (H2- z_UE) / a

On en déduit l’égalité suivante :
(H2- z_UE) /tan(φ₂) =(H1- z_UE) /tan(φ₁)

et on obtient une expression de l’altitude :

z_UE= (Eq. 9)

Si l’équipement utilisateur UE évolue à une altitude z _UE inférieure à H2(avec H1> H2 donc aussi inférieure à H1, les conditions sur les angles de latitude sont les suivantes :

φ’₁>0, φ’₂>0 et |φ’₁| > |φ’₂|

De même que précédemment, on a :

Dans le triangle T1 : tan(φ’₁) = (H1-z) / a

Dans le triangle T2 : tan(φ’₂) = (H2-z) / a

On en déduit donc :

z_UE= (Eq. 10)

Dans ce cas, l’équipement utilisateur UE étant situé à une altitude peu élevée, les effets de masquage et d’évanouissement rapide du canal pourront être pris en compte, comme évoqué ci-dessus.

Concernant l’expression de z_UE, on note que φ₁= - φ’₁et que φ₂= - φ’₂.

On peut donc exprimer les équations 9 et 10 de façon unique comme suit :
z_UE= (Eq. 11)

On note que dans le mode de réalisation de l’invention qui vient d’être décrit et pour le modèle de diagramme de rayonnement considéré, les angles de longitude θ_iet de latitude φ_ide l’équipement utilisateur UE dans les repères respectifs de la première et de la deuxième antennes A1, A2 de la station de base BS doivent satisfaire les conditions suivantes :

θ_i< (Am/12)1/2 θ3dB
φ_i< (Am/12)1/2 φ_3dB+ φt_ji(Eq.12)
12 (θ_i/θ3dB)2 + 12 ((φ_i– φt_ji) / φ_3dB)2 < Am avec i, j =1, 2, i désignant la première, respectivement la deuxième antenne, j la première respectivement la deuxième direction de propagation de l’antenne j. Am une constante qui caractérise la valeur minimale de gain de l’antenne et φt_jil’angle d’inclinaison associéà la j-ème direction de propagation.

Ainsi, dans l’exemple de réalisation qui vient d’être décrit pour une station de base équipée d’au moins deux antennes mettant en œuvre une technologie de type SISO, l’altitude de l’équipement utilisateur UE est déterminée par le dispositif 100 qui est intégré soit dans l’équipement utilisateur UE, la station de base BS ou un autre équipement du réseau à laquelle la station de base est connectée, de la façon suivante :
-En40, le dispositif 100 obtient les puissances P11, P21, P12 et P22 mesurées par l’équipement utilisateur UE à partir des faisceaux radiofréquences reçus des antennes A₁, A₂de la station de base BS. ;
-. Il détermine en41les informations de puissance relative M1 et M2 à l’aide des équations 3 à 6, ce qui permet de déterminer les valeurs possibles des angles de latitude φ₁, φ₂, φ’₁, φ’₂de l’équipement utilisateur UE (équations 7 et 8). Les angles de latitude de l’équipement utilisateur doivent répondre aux contraintes de signes : φ₁et φ₂doivent être négatifs, et φ’₁et φ’₂doivent être positifs ;

- On détermine en43l’altitude z_UE de l’équipement utilisateur à l’aide de l’équation 11.

Alternativement, on décrit maintenant un deuxième exemple de réalisation de l’invention à partir d’une station de base comprenant deux antennes mettant en œuvre une technologie de type MIMO. Chacune de ces antennes 200₁, 200₂comprend une matrice d’éléments rayonnants 200er, comme illustré par lesfigures 2a et 2bqui est configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon une pluralité J, avec J entier non nul de directions de propagation qui vont être définies ci-après en fonction d’angles θ_j,escanet φ_j,etilt.. Cependant, les gains d’antennes ont des formulations plus complexes que dans le cas SISO.

A cet égard, on considère, pour chaque antenne 200₁, 200₂(i.e. chaque matrice d’éléments rayonnants de chaque antenne), le modèle de diagramme de rayonnement d’antenneA _A,Beamj (θ, φ) caractérisant la puissance d’un j-ème faisceau radiofréquences (« beam » en anglais), avec j compris entre 1 et J, émis en fonction d’une direction d’observation (θ, φ) par exemple spécifié dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0. Il est précisé toutefois 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 de l’équipement utilisateur UE dans le cas MIMO s’appuient sur une convention différente de celle utilisée dans le document 3GPP TR 37.842 V.13.2.0 : l’angle θ dans la présente demande s’apparente à l’angle φ décrit dans le document 3GPP désignant la longitude, et l’angle φ dans la présente demande s’apparente à l’angle décrit dans le document 3GPP où θ désigne la colatitude. Il est rappelé que la colatitude est égale à la latitude plus π/2.

Ce modèle de diagramme de rayonnement s’exprime comme suit :

(Eq. 13)

avec :

où

θ_j,escanet φ_j,etiltreprésentent la longitude et la latitude définissant la direction de propagation voulue dans le repèreO _i ’xyzde l’antenne 200_iconsidérée (cf. définition donnée précédemment en référence à lafigure 2a) pour le j-ème faisceau radiofréquences respectivement dans les plans de définition des angles de latitude θ et de longitude φ de l’équipement utilisateur UE dans ce repère (qui correspondent aux angles θ et φ du cas SISO, et définissent la direction d’observation de l’utilisateur vue par l’antenne, notée (θ₁, φ₁) pour la première antenne, (θ₂, φ₂) pour la deuxième antenne de la station de base BS et (θ, φ) quand on désigne indifféremment la première ou la deuxième antenne), et A_E(θ,φ) représente le diagramme de rayonnement de chacun des éléments rayonnants 200er (supposés identiques ici), dans le repère 0_i’xyz, de de la matrice 200_i. De la sorte, une puissance P200ij(UE) mesurée par l’équipement utilisateur UE et correspondant au j-ème faisceau radiofréquences émis par la matrice 200_is’exprime de manière générale selon l’expression :

P200ij(UE) = K.P0.r^-eta.A _A,Beamj (θ, φ).X_BS(UE).Y_BS(UE) (Eq. 13bis)

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 de la matrice 200_id’éléments rayonnants, caractérisant la puissance, en fonction d’une direction d’observation (celle de l’équipement utilisateur UE par l’antenne considérée), du faisceau radiofréquences considéré (e.g. l’expression deA _A,Beamj (θ, φ) pour un j-ème faisceau radiofréquences dont la direction de propagation voulue est θ_j,escanet φ_j,etilt et un j-ème faisceau radiofréquences dont la direction de propagation voulue est θ_i,escanet φ_j,etilt)_,permet de déterminer en42au moins une équation (similaire aux équations (Eq. 3lin) et (Eq. 3dB) détaillées ci-dessus dans le cas SISO) dont les membres sont fonction, d’une part, de l’information de puissance relative considérée calculée par mise en œuvre des étapes40et41et, d’autre part, d’une valeur attendue de l’information de puissance relative fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à l’information de puissance relative considérée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance de ce faisceau radiofréquences.

Le gain d’antenne s’écrit G =F(θ1, φ1, φietilt, θiescan). La solution du cas SISO permettant de déterminer les angles φ1 et φ2 n’est donc pas applicable. Pour autant, une solution est calculable à l’aide d’un algorithme permettant de déterminer les angles φ1 et φ2 en utilisant un certain nombre de faisceaux pour chaque antenne MIMO, chaque faisceau j étant défini par un couple φ_jetilt, θ_jescan.

Pour l’antenne A1, cet algorithme permet de déterminer un couple de valeurs (θ₁, φ₁) en fonction de φj_etilt, θ_jescanet de la valeur des différences des gains d’antenne (en dB) entre 2 faisceaux.

Pour l’antenne A2, on procède de manière analogue.

A titre d’exemple, on considère ici pour chaque antenne 200₁, 200₂de la station de base BS, une matrice d’éléments rayonnants de dimensions Nh = 2 ; Nv = 2 et on considère des faisceaux radiofréquences émis par ses éléments selon des directions de propagation différentes.

Par exemple, la première antenne 200₁émet, via sa matrice d’éléments rayonnants, des faisceaux f1 et f2 caractérisés respectivement par leur direction de propagation (θ_1,escanφ_1,etilt)et (θ_2,escanet φ_2,etilt).

On peut ainsi écrire :
P200_1(UE) = K.P0.r^-eta.A _A,Beam1 (θ, φ).X_BS(UE).Y_BS(UE) pour le premier faisceau, et
P200_2(UE) = K.P0.r^-eta.A _A,Beam2 (θ, φ).X_BS(UE).Y_BS(UE) pour le deuxième faisceau.

Les deux faisceaux étant émis simultanément par la même matrice d’éléments rayonnants, les termes X_BS(UE).Y_BS(UE) liés au Fast Fading et au shadowing sont identiques pour les deux puissances mesurées.

Ainsi, on obtient, à partir des faisceaux f1 et f2 émis par la première antenne 1001, l’information de puissance relative M12 suivante :

M12 = P200_1(UE)/P200_2(UE) =A _A,Beam1 (θ, φ)/A _A,Beam2 (θ, φ) (Eq. 3MIMO)

ou, alternativement, en décibels :
M12_dB=A _A,Beam1 (θ, φ)_dB-A _A,Beam2 (θ, φ)_dB;
avec :

A _A,Beam1 (θ, φ). =A _E (θ, φ) + 10log₁₀( (Module1)²);
A _A,Beam2 (θ, φ). =A _E (θ, φ) + 10log₁₀( (Module2)²)

où (Module1)² s’exprime à l’aide de l’équation 21 de la façon suivante.
On considère :
dh/λ=a et dv/λ=b où λ désigne la longueur d’onde

1/2 = c ;

a, b et c désignant des nombres réels. Par ailleurs, on pose :
a1 = ;
b1 = b .

et :
v11 = 1
v12 =
v21 =
v22 = .
w111 = c
w112 = c. = c
w121 = c. = c
w122 = c. .
donc w122 = c. .

Il en résulte l’expression suivante de Module1²:

Module1² = | w111.v11 +w112.v12 +w121.v21 +w122.v22 |²
Module1² = | . + c. . + . . . |²

= c²|1 + +

+ |²

On pose Module1² = F1(θ,φ, θ_1,escan,φ_1,etilt)

donc on obtient : 10log₁₀( Module1²) = F1(θ,φ, θ_1,escan,φ_1,etilt)_dB

De même pour le deuxième faisceau, on obtient 10log₁₀( Module2²) = F2(θ,φ, θ_2,escan,φ_2,etilt)_dB

Dans l’exemple envisagé ici, on considère en outre deux autres faisceaux f3, f4 émis par la première antenne 200₁selon des directions de propagation différentes, (θ₃ _,escan,φ_3,etilt) et (θ₄ _,escan,φ_4,etilt). On peut alors obtenir, en appliquant ce qui précède aux faisceaux f3 et f4, deux expressions analogues à (Eq. 3dB) d’informations de puissance relative :

M12_dB= F1(θ1,φ1, θ_1,escan,φ_1,etilt)_dB– F2(θ1,φ1, θ_2,escan,φ_2,etilt)_dB

M34_dB= F3(θ1,φ1, θ_3,escan,φ_3,etilt)_dB– F4(θ1,φ1, θ_4,escan,φ_4,etilt)_dB

On obtient donc 2 équations à 2 inconnues. On note que les inconnues θ et φ sont des fonctions de sinus et de cosinus. Il y a donc potentiellement plusieurs solutions. On obtient donc 2 équations à 2 inconnues, ce qui permet d’obtenir au moins une valeur possible de l’angle φ1. Si la valeur obtenue n’est pas unique, on considère deux faisceaux supplémentaires f5 et f6 afin d’obtenir une troisième expression analogue à M12 et M34, ce qui permet de déterminer φ1 de manière unique.

On comprend à la lumière de cet exemple que la complexité de l’équation (Eq. 13) fait qu’une résolution analytique est difficilement envisageable dans le cas général afin de déterminer la direction (θ, φ) de l’équipement utilisateur UE dans le repèreO’ ₁ xyzde la première antenne 200₁(notée (θ1,φ1)).

Ainsi, dans certaines variantes de réalisation, la résolution d’une telle équation comprend la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique.

Par exemple, on considère J faisceaux, avec J entier supérieur ou égal à deux, émis par la première antenne de la station de base BS, un j-ème faisceau étant caractérisé par un couple (θ_j,etilt, φ_j,escan). Considérons par exemple que la première antenne de la station de base BS possède une matrice de 4 éléments rayonnants (Nh=4, Nv=4) et le cas de J=4 faisceaux émis f1, f2, f3, f4. Pour chaque faisceau, la puissance reçue par l’équipement utilisateur UE répond aux équations 13 et 13bis précédentes. Le rapport ou la différence des puissances, reçues et mesurées par l’équipement utilisateur UE, correspondant aux faisceaux f1 et f2, permet de calculer une valeur d’information de puissance relative M12, tandis que le rapport ou la différence des puissances, reçues par l’équipement utilisateur UE, correspondant aux faisceaux f3 et f4, donne une valeur d’information de puissance relative telle que le rapport M34. Ces deux valeurs satisfont chacune l‘équation 12 (dans laquelle le facteur Ae(θ_i, φ_i) a été éliminé). On obtient donc deux équations fonction chacune de (θ_j,escan, φ_j,etilt) dont les inconnues sont θ₁et φ₁, qui correspondent aux directions de l’équipement utilisateur UE dans le repèreO’ ₁ xyzde la première antenne 200₁.

La résolution de ces deux équations permet dans cet exemple d’obtenir deux couples de valeurs possibles pour (θ₁, φ₁), donc deux valeurs possibles de l’angle de latitude φ₁.

On note toutefois que si la matrice 200₁comprend un plus grand nombre d’éléments rayonnants, les équations 12 sont plus complexes, ce qui fait que le nombre de couple de valeurs possibles pour (θ₁, φ₁) est supérieur à deux (par rapport au cas SISO décrit précédemment).

Toutefois, pour réduire le nombre de couples de valeurs possibles pour (θ₁, φ₁), on peut utiliser d’autres faisceaux émis par la matrice d’éléments rayonnants de la station de base, par exemple f5, f6, pour calculer une information de puissance relative supplémentaire, telle que le rapport M56, de la même façon qu’on a calculé les informations de puissance relative M12 et M34. On établit ainsi une 3ème équation fonction de (θ_5,escan, φ_5,etilt)et(θ_6,escan, φ_6,etilt) dont les inconnues sont θet φ, ce qui permet caractériser de manière plus précise le couple (θ₁, φ₁), l’ensemble des valeurs possibles prises par ce couple (θ₁ , φ₁) dans le système d’équations élargi ainsi obtenu étant plus restreint. Si nécessaire, on répète l’opération avec encore d’autres faisceaux jusqu’à obtenir un système d’équations dont la résolution conduit à un nombre de valeurs possibles du couple (θ₁, φ₁) et donc de valeurs de l’angle de latitude φ₁le plus petit possible.

Selon une variante de l’étape 42, la résolution d’un tel système d’équations comprend l’exploration de l’espace des solutions (θ₁, φ₁) afin de déterminer la latitude φ₁de l’équipement utilisateur UE qui est solution ou présente des valeurs proches des solutions de toutes les équations établies avec tous les couples de faisceaux considérés. Par exemple, la résolution met en œuvre, pour une information de puissance relative donnée calculée lors de la mise en œuvre de l’étape 41 :
- une obtention de la valeur attendue ou théorique de cette information de puissance relative donnée pour un jeu de différentes directions d’observation (θ1, φ1), telle que dérivée du modèle de rayonnement considéré ci-dessus. Par exemple, pour chaque paire de faisceaux émis par la matrice d’éléments rayonnants de la première antenne de la station de base, on fait varier (θ1, φ1) degré par degré et on associe à chaque nouvelle valeur du couple, une valeur d’information de puissance relative attendue, c’est-à-dire telle que donnée par l’équation 13. Un jeu de valeurs attendues correspondant chacune à une direction d’observation (θ₁, φ₁) est ainsi obtenu; et
- une comparaison entre, d’une part, l’information de puissance relative calculée par l’étape E310, c’est-à-dire issues des mesures de puissance et, d’autre part, chaque valeur attendue du jeu de valeurs attendues associé au couple de valeurs (θ1, φ1). On sélectionne les valeurs de (θ1, φ1) dont la valeur d’information de puissance relative attendue associée est la plus proche (e.g. au sens d’une norme donnée du type valeur absolue) de la valeur de l’information de puissance relative calculée, issue des mesures de puissances (E300, E310), avec une imprécision de l’ordre de l’erreur de mesure.

A l’issue de cette résolution numérique ou exploratoire, on obtient donc un nombre restreint de valeurs possibles de (θ1, φ1), idéalement compris entre 2 et 9.

On répète ces opérations pour la deuxième antennes 200₂et on obtient de façon similaire un nombre restreint de valeurs possibles de l’angle de latitude φ2 de l’équipement utilisateur UE dans le repèreO’ ₂ xyzde la deuxième antenne 200₂. On note que ce nombre peut différer d’une antenne à l’autre.

On note que le fait d’utiliser une station de base comprenant deux matrices d’éléments rayonnants permeta prioride caractériser la latitude de l’équipement utilisateur UE à partir d’un nombre plus restreint de faisceaux émis par chacune d’elles.

Un avantage est que le système d’équations établi comprend un nombre d’équations plus réduit, et peut être résolu avec une méthode moins complexe.

Ainsi, dans l’exemple illustratif envisagé précédemment, on a considéré 4 faisceaux par antenne de la station de base, mais on aurait pu se limiter à 2 faisceaux par antenne de la station de base.

A partir des valeurs de φ₁etφ₂obtenues, ondérive l’altitude z_UEde l’équipement utilisateur UE en 43 comme précédemment décrit pour le cas SISO.

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 lafigure 7un exemple de structure matérielle du dispositif 100 permettant de mettre en œuvre les étapes du procédé de détermination de la latitude d’un équipement utilisateur UE selon l’invention.

Le dispositif 100 comprend une mémoire vive 103 (par exemple une mémoire RAM), une unité de traitement 102 équipée par exemple d'un processeur, et pilotée par un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire morte 101 (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 103 avant d'être exécutées par le processeur de l’unité de traitement 102.

Cettefigure 7illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser le dispositif 100 afin qu’il effectue les étapes du procédé de détermination de l’altitude d’un équipement utilisateur UE (selon l’un quelconque des modes de réalisation et/ou variantes décrit(e)s ci-dessus en relation avec lesfigures 4, 5a, 5b et 6). 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 100 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 100 est inclus dans l’équipement utilisateur UE.

Dans certains modes de réalisation, le dispositif 100 est inclus dans un dispositif du réseau de radiocommunications, par exemple dans un équipement nœud du réseau de communications ou dans la station de base BS, comme illustré par lafigure 3.

Claims

Procédé de détermination d’une altitude (z_UE) d’un équipement utilisateur (UE), recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par au moins une première et une deuxième antennes (A1, A2) d’une station de base (BS), la première antenne étant située à une première hauteur donnée (H1) et configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et la deuxième antenne étant située à une deuxième hauteur donnée (H2), distincte de la première hauteur, configurée pour émettre selon au moins une troisième direction de propagation et une quatrième direction de propagation,caractérisé en ce queledit procédé met en œuvre :
- une obtention (40) d’une puissance mesurée par ledit équipement terminal pour des faisceaux radiofréquences émis par la première antenne au moins selon la première et la deuxième directions de propagation et des faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation, délivrant respectivement un premier jeu de puissances mesurées pour la première antenne et un deuxième jeux de puissances mesurées pour la deuxième antenne;
- un calcul (41) d’au moins une information par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées, dite première information de puissance relative (M1) pour la première antenne et deuxième information de puissance relative (M2) pour la deuxième antenne, la première puissance étant associée pour la première antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la première direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la deuxième direction de propagation, la première puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la troisième direction de propagation et la deuxième puissance à un faisceau émis selon la quatrième direction de propagation; et
- une détermination (42) d’un premier angle de latitude (φ₁) dudit équipement utilisateur dans un repère de la première antenne et d’un deuxième angle de latitude (φ₂) dudit équipement utilisateur dans un repère de la deuxième antenne, à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative (M1, M2) et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite première, respectivement deuxième antenne, ladite altitude étant déterminée (43) à partir des premier et deuxième angles de latitude et des première et deuxième hauteurs (H1, H2) de la première et de la deuxième antennes.
Procédé selon la revendication1,caractérisé en ce queladite détermination (42) met en œuvre, pour au moins une information de puissance relative donnée associée à une antenne donnée de la station de base parmi les informations de puissances relatives, la résolution d’une équation dont les membres sont fonction, d’une part, de ladite information de puissance relative calculée et, d’autre part, d’une valeur attendue de ladite information de puissance relative donnée, fonction, pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative donnée, du modèle de diagramme de rayonnement caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative donnée, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur (UE) par ladite antenne donnée.
Procédé selon la revendication2,caractérisé en ce que,la première et la deuxième antenne de la station de base sont des antennes sectorielles, la première antenne étant configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences respectivement selon un premier angle de longitude (θ_A1) et un premier angle d’inclinaison (φt₁₁), formant la première direction de propagation, et selon le premier angle de longitude (θ_A1) et un deuxième angle d’inclinaison (φt₂₁), formant la deuxième direction de propagation, la deuxième antenne étant configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences respectivement selon un deuxième angle de longitude (θ_A2) et un troisième angle d’inclinaison (φt₁₂), formant la troisième direction de propagation et selon le deuxième angle de longitude (θ_A2) et un quatrième angle d’inclinaison (φt₂₂), formant la quatrième direction de propagation.
Procédé selon la revendication3,caractérisé en ce queladite résolution comprend, pour chaque antenne de la station de base,
lorsque l’altitude de l’équipement utilisateur est supérieure à la hauteur de l’antenne, la mise en œuvre de l’équation :
φ_i= -Mi_dB/24 φ² _3dB/ (φt_1i– φt_2i) - (φt_1i+ φt_2i)/2,
où :
φ_ireprésente ledit angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la ième antenne,
Mi_dBreprésente ladite information de puissance relative exprimée en décibels pour la i-ème antenne,
φ_3dBreprésente l’angle d’ouverture à trois décibels du diagramme de rayonnement de la i-ème antenne dans un plan de définition dudit angle φ_i,
φt_1ireprésente ledit premier angle d’inclinaison de la première antenne ou, respectivement, le troisième angle d’inclinaison de la deuxième antenne, et
φt_2ireprésente ledit deuxième angle d’inclinaison de la première antenne ou, respectivement, le quatrième angle d’inclinaison de la deuxième antenne ; et
lorsque l’altitude de l’équipement utilisateur est inférieure à la hauteur de l’antenne, la mise en œuvre de l’équation :
φ’_i= Mi_dB/24 φ² _3dB/ (φt_1i– φt_2i) + (φt_1i+ φt_2i)/2,
où :
φ’i représente ledit angle représentatif d’une latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la i-ème antenne.
Procédé selon la revendication1,caractérisé en ce quela première antenne comprend une matrice d’éléments rayonnants (200er), configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon au moins la première et la deuxième directions de propagation et la deuxième antenne comprend une matrice d’éléments rayonnants (200er), configurée pour émettre des faisceaux radiofréquences selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation.
Procédé selon la revendication5,caractérisé en ce qu’il dépend de la revendication2, dans lequel ladite résolution d’équation comprend la mise en œuvre d’une méthode de résolution numérique de ladite au moins une équation.
Procédé selon la revendication5,caractérisé en ce qu’il dépend de la revendication2, dans lequel, pour chaque antenne (200₁, 200₂) ladite résolution met en œuvre pour ladite au moins une information de puissance relative donnée :
une obtention d’un jeu de valeurs attendues de ladite information de puissance relative donnée pour un jeu de directions d’observation de l’équipement utilisateur correspondant chacune à une direction d’observation (θ_i,φ_i) de l’équipement utilisateur parmi une pluralité de directions d’observations, une dite direction d’observation comprenant un angle de longitude (θ_i) et un angle de latitude (φ_i);
une comparaison entre, d’une part, ladite information de puissance relative calculée et, d’autre part, chaque valeur attendue dudit jeu de valeurs attendues délivrant une direction d’observation pour laquelle la valeur attendue de ladite puissance relative donnée est la plus proche de l’information de puissance relative calculée ; et ledit angle de latitude dudit équipement utilisateur étant choisi égal à celui de la direction d’observation délivrée.
Procédé selon l’une quelconque des revendications5 à 7,caractérisé en ce que, pour la première, respectivement la deuxième, antenne de la station de base, ledit modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance d’un j-ème faisceau radiofréquences en fonction d’une direction d’observation de l’équipement utilisateur (θi, φi) dans le repère (O’ ₁ xyz) de la première, respectivement (O’ ₂ xyz) de la deuxième antenne, s’exprime en fonction de :

avec :
où
θ est un angle représentatif de la longitude de l’équipement utilisateur dans le repère de la première, respectivement de la deuxième antenne,
φ est un angle représentatif de la latitude de l’équipement utilisateur dans le repère de la première, respectivement deuxième antenne,
(θ_j,escan,φ_j,etilt)représente un couple d’angles caractéristique de la direction de propagation principale voulue pour ledit j-ème faisceau radiofréquences émis par la première, respectivement la deuxième antenne dans le repère (O _i ’xyz)de l’antenne,
N_Hreprésente le nombre d’éléments rayonnants de ladite matrice d’éléments rayonnants de la première, respectivement la deuxième antenne dans une direction horizontale,
N_Vreprésente le nombre d’éléments rayonnants de ladite matrice d’éléments rayonnants de la première, respectivement la deuxième antenne dans une direction verticale,
d_Vreprésente l’espacement vertical entre deux éléments rayonnants,
d_Hreprésente l’espacement horizontal entre deux éléments rayonnants,
λ représente la longueur d’onde du faisceau radiofréquences, et
A_E(θ,φ) représente le diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant de ladite matrice d’éléments rayonnants ;
et en ce que les étapes d’obtention, de calcul et de détermination sont répétées pour d’autres faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon la première et la deuxième directions de propagation et respectivement par la deuxième antenne selon la troisième et la quatrième directions de propagation, jusqu’à ce qu’une valeur de latitude soit obtenue par antenne.
Procédé selon la revendication1,caractérisé en ce quela détermination (43) de l’altitude (z_UE) de l’équipement utilisateur (UE) à partir des premier et deuxième angles de latitude (φ₁, φ₂) déterminés dans les repères respectifs de la première et de la deuxième antenne, comprend la mise en œuvre de l’équation suivante :
z_UE=
où :
Hi est la hauteur de la i-ème antenne dans le repère (Oxyz) de la station de base ; et
φ_ireprésente ledit angle représentatif de la latitude dudit équipement utilisateur dans le repère de la ième antenne.
Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications1 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Dispositif (100) de détermination d’une altitude (z_UE) d’un équipement utilisateur (UE), recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par au moins une première et une deuxième antennes (A1, A2) d’une station de base (BS), la première antenne étant située à une première hauteur donnée (H1) dans un repère de la station de base et configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et la deuxième antenne étant située à une deuxième hauteur donnée (H2), distincte de la première hauteur, configurée pour émettre selon au moins une troisième direction de propagation et une quatrième direction de propagation,caractérisé en ce queledit dispositif est configuré pour :
- obtenir (OBT. P) une puissance mesurée par ledit équipement terminal pour des faisceaux radiofréquences émis par la première antenne selon au moins la première et la deuxième directions de propagation et des faisceaux radiofréquences émis par la deuxième antenne selon au moins la troisième et la quatrième directions de propagation, délivrant respectivement un premier jeu de puissances mesurées pour la première antenne et un deuxième jeux de puissances mesurées pour la deuxième antenne;
- calculer (CALC) au moins une information par antenne, représentative d’un rapport ou d’une différence entre une première et une deuxième puissances de chaque jeu de puissances mesurées, dite première information de puissance relative (M1) pour la première antenne et deuxième information de puissance relative (M2) pour la deuxième antenne, la première puissance étant associée pour la première antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la première direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la deuxième direction de propagation, la première puissance étant associée pour la deuxième antenne à un faisceau radiofréquences émis selon la troisième direction de propagation et la deuxième puissance étant associée à un faisceau émis selon la quatrième direction de propagation; et
- déterminer (DET. LAT) un premier angle de latitude (φ₁) dudit équipement utilisateur dans un repère de la première antenne et un deuxième angle de latitude (φ₂) dudit équipement utilisateur dans un repère de la deuxième antenne, à partir, d’une part, de ladite au moins une première et deuxième informations de puissance relative (M1, M2) et, d’autre part, pour chaque information de puissance relative et pour chaque faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, d’un modèle de diagramme de rayonnement d’antenne caractérisant la puissance dudit faisceau radiofréquences associé à ladite information de puissance relative, en fonction de la direction d’observation de l’équipement utilisateur par ladite première, respectivement deuxième antenne, et
- déterminer ladite altitude (DET. ALT) à partir des premier et deuxième angles de latitude et des première et deuxième hauteurs (H1, H2) des première et deuxième antennes.
Equipement utilisateur (UE)caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (100) de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur selon la revendication11.
Station de base (BS)caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif (100) de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur (UE) selon la revendication11.
Système (10) de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur (UE) dans un réseau de communications mobiles (RT), ledit équipement utilisateur recevant une pluralité de faisceaux radiofréquences émis respectivement par une station de base (BS) comprenant au moins une première antenne (A1, 200₁) configurée pour émettre selon au moins une première direction de propagation et une deuxième direction de propagation, et par au moins une deuxième antenne (A2, 200₂) configurée pour émettre selon au moins une troisième et une quatrième directions de propagation,caractérisé en ce qu’ilcomprend au moins la station de base et un dispositif de détermination d’une altitude d’un équipement utilisateur (UE) selon la revendication11.