FR3118324A1 - Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device - Google Patents
Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device Download PDFInfo
- Publication number
- FR3118324A1 FR3118324A1 FR2013923A FR2013923A FR3118324A1 FR 3118324 A1 FR3118324 A1 FR 3118324A1 FR 2013923 A FR2013923 A FR 2013923A FR 2013923 A FR2013923 A FR 2013923A FR 3118324 A1 FR3118324 A1 FR 3118324A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- radio communication
- antenna array
- beams
- grid
- network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 17
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0686—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission
- H04B7/0695—Hybrid systems, i.e. switching and simultaneous transmission using beam selection
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/0408—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas using two or more beams, i.e. beam diversity
Abstract
Procédé de génération de faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio et dispositif correspondant L'invention concerne un procédé de génération de faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio, un faisceau correspondant à une subdivision d’une grille de faisceaux du réseau d’antennes de communication radio constituée d’un nombre de subdivisions donné, le procédé comprenant les étapes suivantes : - détermination d’une ouverture angulaire d’au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur à servir dans la subdivision correspondante de ladite grille de faisceaux, - détermination, en fonction de l’ouverture angulaire dudit au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux, de coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase, - modulation d’au moins un signal traité par une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen desdits coefficients de modulation en amplitude et en phase. FIGURE 5 Method for generating beams from a network of radio communication antennas and corresponding device The invention relates to a method for generating beams of a radio communication antenna network, a beam corresponding to a subdivision of a beam grid of the radio communication antenna network consisting of a given number of subdivisions, the method comprising the following steps: - determining an angular aperture of at least one beam of said beam grid as a function of a probability density of the presence of a user terminal to be served in the corresponding subdivision of said beam grid beams, - determination, as a function of the angular aperture of said at least one beam of said beam grid, of modulation coefficients of a signal in amplitude and phase, - modulation of at least one signal processed by an antenna of the network of radio communication antennas by means of said amplitude and phase modulation coefficients. FIGURE 5
Description
Domaine de l'inventionField of the invention
Le domaine de l'invention est celui des réseaux d’antennes de communication radio. Plus particulièrement, l’invention concerne une méthode de modification de l’ouverture des faisceaux des réseaux d’antennes de communication radio.The field of the invention is that of radio communication antenna networks. More particularly, the invention relates to a method for modifying the beamwidth of radio communication antenna arrays.
Art antérieur et ses inconvénientsPrior art and its disadvantages
Les nouveaux standards de communication mobile, tels que le standard 5G, ou cinquième génération de standards pour la téléphonie mobile, proposent d’utiliser de nouvelles bandes de fréquences radio comme la bande de fréquence millimétrique qui s’étend de 30 à 300GHz.The new mobile communication standards, such as the 5G standard, or fifth generation of standards for mobile telephony, propose to use new radio frequency bands such as the millimeter frequency band which extends from 30 to 300 GHz.
L’utilisation de cette bande de fréquences millimétriques permet de répondre au besoin croissant d’échange de données qui est au cœur des problématiques que cherche à résoudre le standard 5G.The use of this millimetric frequency band makes it possible to meet the growing need for data exchange, which is at the heart of the issues that the 5G standard seeks to solve.
Cependant, la bande de fréquences millimétriques présente quelques inconvénients par rapport aux bandes de fréquences historiques, tels que des pertes de propagation en espace libre, ainsi que des pertes par pénétration, plus importantes. L’utilisation de réseaux d’antennes de communication radio permet de compenser les pertes de propagation en espace libre grâce à l’implémentation de techniques de focalisation d’énergie.However, the millimeter frequency band has some disadvantages compared to historical frequency bands, such as higher free-space propagation losses, as well as higher penetration losses. The use of radio communication antenna arrays makes it possible to compensate for propagation losses in free space thanks to the implementation of energy focusing techniques.
Une technique classique consiste à contrôler l’émission ou la réception d’un réseau d’antennes de communication radio au moyen d’une loi de modulation en amplitude et/ou en phase appliquée aux signaux (dits électriques par opposition au signal radio transmis par une antenne) traités par les différentes antennes constitutives du réseau d’antennes de communication radio afin de focaliser l’énergie du signal radio associé dans une direction souhaitée. Une telle technique est communément désignée par le terme debeamformingou formation de faisceaux en français. Une particularité de cette technique est que l’ouverture du faisceau formé est inversement proportionnelle à la taille du réseau d’antennes utilisé pour la formation des faisceaux. Ainsi, plus le réseau d’antennes de communication radio est de grande taille, plus le faisceau est étroit et plus le gain de rayonnement dans la direction de ce faisceau est important. Cette caractéristique peut être un inconvénient lorsque la direction favorable à l’établissement d’un lien de communication entre, par exemple une station de base et un terminal mobile n’est pas précisément connue ou que d’importantes atténuations sectorielles et stochastiques se produisent.A classic technique consists in controlling the transmission or reception of a network of radio communication antennas by means of an amplitude and/or phase modulation law applied to the signals (known as electric as opposed to the radio signal transmitted by an antenna) processed by the various constituent antennas of the network of radio communication antennas in order to focus the energy of the associated radio signal in a desired direction. Such a technique is commonly referred to as beamforming or beam formation in French. A particularity of this technique is that the aperture of the beam formed is inversely proportional to the size of the antenna array used for forming the beams. Thus, the larger the radio communication antenna array, the narrower the beam and the greater the radiation gain in the direction of this beam. This characteristic can be a drawback when the direction favorable to the establishment of a communication link between, for example, a base station and a mobile terminal is not precisely known or when significant sectoral and stochastic attenuations occur.
En effet, cela augmente le temps d’accès à la station de base car de nombreux faisceaux doivent être testés pour couvrir une même zone d’une cellule servie par la station de base afin d’identifier le faisceau idoine. Il existe donc un besoin d'une technique de génération de faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio ne présentant pas tout ou partie des inconvénients précités notamment lors des procédures d’établissement d’un lien de communication entre une station de base et un terminal mobile.Indeed, this increases the access time to the base station because many beams must be tested to cover the same area of a cell served by the base station in order to identify the appropriate beam. There is therefore a need for a technique for generating beams of a network of radio communication antennas that does not have all or part of the aforementioned drawbacks, in particular during procedures for establishing a communication link between a base station and a mobile terminal.
L'invention répond à ce besoin en proposant un procédé de génération de faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio, un faisceau correspondant à une subdivision d’une grille de faisceaux du réseau d’antennes de communication radio constituée d’un nombre de subdivisions donné, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- détermination d’une ouverture angulaire d’au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence, dans la subdivision correspondante de ladite grille de faisceaux, d’un terminal utilisateur à servir,
- détermination, en fonction de l’ouverture angulaire dudit au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux, de coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase,
- modulation d’au moins un signal alimentant une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen desdits coefficients de modulation en amplitude et en phase.The invention meets this need by proposing a method for generating beams of a network of radio communication antennas, a beam corresponding to a subdivision of a grid of beams of the network of radio communication antennas consisting of a given number of subdivisions, the method comprising the following steps:
- determination of an angular aperture of at least one beam of said beam grid as a function of a probability density of presence, in the corresponding subdivision of said beam grid, of a user terminal to be served,
- determination, as a function of the angular aperture of said at least one beam of said beam grid, of modulation coefficients of a signal in amplitude and in phase,
- modulation of at least one signal feeding an antenna of the network of radio communication antennas by means of said amplitude and phase modulation coefficients.
Déterminer l’ouverture angulaire des faisceaux de la grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur, tel que par exemple un terminal mobile, permet d’adapter le gain de rayonnement dans la direction de chaque faisceau de la grille de faisceaux aux besoins. Plus particulièrement, l’ouverture des faisceaux de la grille de faisceaux est déterminée en fonction d’une densité de probabilité caractérisant la position angulaire du terminal utilisateur dans un repère de coordonnées sphériques centré sur le réseau d’antenne. En jouant sur l’ouverture angulaire des faisceaux de la grille de faisceaux, il est possible d’assurer une même probabilité de sélection des différents faisceaux.Determining the angular aperture of the beams of the beam grid as a function of a probability density of the presence of a user terminal, such as for example a mobile terminal, makes it possible to adapt the radiation gain in the direction of each beam of the beam grid as needed. More specifically, the aperture of the beams of the beam grid is determined according to a probability density characterizing the angular position of the user terminal in a spherical coordinate frame centered on the antenna array. By playing on the angular opening of the beams of the beam grid, it is possible to ensure the same probability of selection of the different beams.
En effet, il est intéressant d’avoir des faisceaux avec une ouverture angulaire faible et un gain de rayonnement important pour cibler une zone où la densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur est élevée et des faisceaux avec une ouverture angulaire plus importante et un gain de rayonnement faible pour couvrir une zone où la densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur est faible, car cela permet de servir au mieux les terminaux utilisateurs.Indeed, it is advantageous to have beams with a low angular aperture and a large radiation gain to target an area where the probability density of the presence of a user terminal is high and beams with a larger angular aperture and a low radiation gain to cover an area where the probability density of the presence of a user terminal is low, since this makes it possible to best serve the user terminals.
Une telle solution permet de répartir l’énergie rayonnée par un réseau d’antennes de communication radio entre les différents faisceaux de manière utile et raisonnée afin d’améliorer les conditions d’établissement d’une communication entre un terminal mobile et une station de base.Such a solution makes it possible to distribute the energy radiated by a network of radio communication antennas between the various beams in a useful and reasoned manner in order to improve the conditions for establishing a communication between a mobile terminal and a base station. .
Enfin, une telle solution répond de façon adaptable au compromis temps de latence/ rapport signal à bruit ou SNR (pour signal-to-noise ratio en anglais). Dans le cas où le nombre de faisceaux utilisés est suffisant pour ne pas recourir à des techniques d’élargissement, le gain à l’émission est maximum . Néanmoins, plus le nombre de faisceaux est grand, plus le temps d’accès est important puisque les faisceaux sont multiplexés en temps. La présente solution offre par conséquent un compromis entre le temps de latence lié à l’accès à la cellule et le rapport signal à bruit SNR.Finally, such a solution responds in an adaptable manner to the latency time/signal-to-noise ratio or SNR (signal-to-noise ratio) compromise. In the case where the number of beams used is sufficient to avoid using enlargement techniques, the gain on transmission is maximum. However, the greater the number of beams, the greater the access time since the beams are time multiplexed. The present solution therefore offers a compromise between the latency time linked to the access to the cell and the signal-to-noise ratio SNR.
Selon une particularité du procédé de génération de faisceaux, celui-ci comprend en outre une répartition des subdivisions constitutives de ladite grille de faisceaux en fonction d’une géométrie d’une zone à couvrir par le réseau d’antennes de communication radio. Plus particulièrement, la géométrie d’une zone à couvrir par le réseau d’antennes de communication radio est fonction d’une position et d’une orientation du réseau d’antennes de communication radio dans un environnement où le réseau d’antennes de communication radio se situe.According to a feature of the method for generating beams, the latter further comprises a distribution of the constituent subdivisions of said grid of beams according to a geometry of an area to be covered by the network of radio communication antennas. More particularly, the geometry of an area to be covered by the radio communication antenna array is a function of a position and an orientation of the radio communication antenna array in an environment where the communication antenna array radio is located.
Le découpage de la grille de faisceaux est adapté à la forme et à l’orientation de la zone à couvrir par le réseau d’antennes telle que perçue par le réseau d’antennes. Cette forme dépend de la position et de l’orientation du réseau d’antennes par rapport à la zone à couvrir.The division of the beam grid is adapted to the shape and orientation of the area to be covered by the antenna array as perceived by the antenna array. This shape depends on the position and orientation of the antenna array with respect to the area to be covered.
Ainsi, les faisceaux générés par le réseau d’antennes sont orientés afin qu’un rayonnement atteigne tous les points de la zone à couvrir par le réseau d’antennes permettant ainsi à un terminal utilisateur d’être servi où qu’il se trouve dans cette zone à couvrir.Thus, the beams generated by the antenna array are oriented so that radiation reaches all the points of the area to be covered by the antenna array, thus allowing a user terminal to be served wherever it is in this area to cover.
Selon une autre particularité du procédé de génération de faisceaux, le nombre de subdivisions constitutives de la grille de faisceaux est déterminé en fonction d’une valeur d’un rapport signal sur bruit des signaux radio émis par le réseau d’antennes et d’un temps de latence pour servir ledit terminal utilisateur.According to another feature of the method for generating beams, the number of constituent subdivisions of the beam grid is determined as a function of a value of a signal-to-noise ratio of the radio signals emitted by the antenna array and of a latency time to serve said user terminal.
Cela permet de s’assurer que chaque faisceau a un gain de rayonnement adapté au besoin en trouvant un compromis entre une valeur d’un rapport signal sur bruit et une valeur d’un temps de latence d’accès à une cellule servie par une station de base comprenant le réseau d’antennes considéré. En effet, il est possible d’évaluer le gain associé à chaque direction
Enfin, selon une dernière particularité du procédé de génération de faisceaux, les coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase sont obtenus par application d’une transformation de Fourier au rayonnement émis par au moins un réseau d’antennes de communication radio.Finally, according to a last feature of the method for generating beams, the modulation coefficients of a signal in amplitude and in phase are obtained by applying a Fourier transformation to the radiation emitted by at least one network of radio communication antennas .
L’invention concerne également un dispositif configuré pour générer des faisceaux, un faisceau correspondant à une subdivision d’une grille de faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio constituée d’un nombre de subdivisions donné, le dispositif comprenant des moyens pour :
- déterminer une ouverture angulaire d’au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur à servir dans la subdivision correspondante de ladite grille de faisceaux,
- déterminer, en fonction de l’ouverture angulaire dudit au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux, des coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase,
- s’interfacer avec des moyens de modulation d’au moins un signal alimentant une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen desdits coefficients de modulation en amplitude et en phase.The invention also relates to a device configured to generate beams, a beam corresponding to a subdivision of a grid of beams of a network of radio communication antennae consisting of a given number of subdivisions, the device comprising means for :
- determining an angular aperture of at least one beam of said beam grid as a function of a probability density of presence of a user terminal to be served in the corresponding subdivision of said beam grid,
- determining, as a function of the angular aperture of said at least one beam of said beam grid, modulation coefficients of a signal in amplitude and in phase,
- Interfacing with means for modulating at least one signal supplying an antenna of the network of radio communication antennas by means of said amplitude and phase modulation coefficients.
L’invention a encore pour objet un réseau d’antennes de communication radio adapté pour s’interfacer à au moins un dispositif configuré pour générer des faisceaux, un faisceau correspondant à une subdivision d’une grille de faisceaux du réseau d’antennes de communication radio constituée d’un nombre de subdivisions donné, le réseau d’antennes comprenant des moyens pour :
- moduler au moins un signal devant alimenter une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen de coefficients de modulation en amplitude et en phase déterminés par le dispositif.Another subject of the invention is a network of radio communication antennas suitable for interfacing with at least one device configured to generate beams, a beam corresponding to a subdivision of a grid of beams of the network of communication antennas radio consisting of a given number of subdivisions, the antenna array comprising means for:
- modulating at least one signal to supply an antenna of the network of radio communication antennas by means of amplitude and phase modulation coefficients determined by the device.
L’invention concerne enfin un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit précédemment, lorsqu’il est exécuté par un processeur.The invention finally relates to a computer program product comprising program code instructions for the implementation of a method as described previously, when it is executed by a processor.
L’invention vise également un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a recording medium readable by a computer on which is recorded a computer program comprising program code instructions for the execution of the steps of the method according to the invention as described above.
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.Such recording medium can be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or else a magnetic recording means, for example a USB key or a hard disk.
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 téléchargé sur un réseau par exemple le réseau Internet.On the other hand, such a recording medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means, so that the program computer it contains is executable remotely. The program according to the invention can in particular be downloaded onto a network, for example the Internet network.
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 objet de l’invention précité.Alternatively, the recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method which is the subject of the aforementioned invention.
Liste des figuresList of 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 :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description, given by way of a simple illustrative example, and not limiting, in relation to the figures, among which:
Description détaillée de modes de réalisation de l'inventionDetailed Description of Embodiments of the Invention
Le principe général de l'invention repose sur la détermination de l’ouverture angulaire des faisceaux de la grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur, tel que par exemple un terminal mobile, qui permet d’adapter le gain de rayonnement dans la direction de chaque faisceau de la grille de faisceaux aux besoins. Plus particulièrement, l’ouverture des faisceaux de la grille de faisceaux est déterminée en fonction d’une densité de probabilité caractérisant la position angulaire du terminal utilisateur dans un repère de coordonnées sphériques centré sur le réseau d’antenne. En jouant sur l’ouverture angulaire des faisceaux de la grille de faisceaux, il est possible d’assurer une même probabilité de sélection des différents faisceaux.The general principle of the invention is based on the determination of the angular aperture of the beams of the beam grid as a function of a probability density of the presence of a user terminal, such as for example a mobile terminal, which makes it possible to adapt the radiation gain in the direction of each beam of the beam grid to the needs. More specifically, the aperture of the beams of the beam grid is determined according to a probability density characterizing the angular position of the user terminal in a spherical coordinate frame centered on the antenna array. By playing on the angular opening of the beams of the beam grid, it is possible to ensure the same probability of selection of the different beams.
En effet, il est intéressant d’avoir des faisceaux avec une ouverture angulaire faible et un gain de rayonnement important dans une zone où la densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur est élevée et des faisceaux avec une ouverture angulaire plus importante et un gain de rayonnement faible dans une zone où la densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur est faible, car cela permet de servir au mieux les terminaux utilisateurs.Indeed, it is advantageous to have beams with a low angular aperture and a high radiation gain in an area where the probability density of the presence of a user terminal is high and beams with a larger angular aperture and a low radiation gain in an area where the presence probability density of a user terminal is low, since this makes it possible to best serve the user terminals.
On présente désormais, en relation avec la
La première étape E1 du procédé de génération de faisceaux consiste à définir la position
Au cours d’une étape E2, une loi de densité de probabilité de présence caractérisant une position de l’équipement utilisateur UE à servir dans une zone à couvrir ZC par le réseau d’antennes RA est déterminée dans le repère global RG.During a step E2, a presence probability density law characterizing a position of the user equipment UE to be served in an area ZC to be covered by the antenna array RA is determined in the global reference RG.
Lorsque, comme sur la
Dans la suite du document, il est considéré que la position de l’équipement utilisateur UE est aléatoire selon les axes x et y du repère global, mais constante selon l’axe z de ce même repère général RG. En d’autres termes, dans cet exemple de réalisation, l’équipement utilisateur UE se déplace à une hauteur donnée
Sont alors introduites deux variables aléatoires indépendantes
La variable
Au cours d’une étape E3, une position
où
Dans une étape E4, une position
où
Sur la
où
Sur la
Connaissant le nombre nbbeamde subdivisions de la grille G et donc le nombre de faisceaux que le réseau d’antennes RA doit générer, on détermine, au cours d’une étape E5, la répartition des subdivisions SDnbbeamconstitutives de la grille selon les directions
Soient
avec
A partir des équations (6) et (7), on obtient :From equations (6) and (7), we get:
La valeur
Il suit :It follows:
Dans l’exemple décrit en référence à la figure 4,
Ainsi, la grille G comprend 32 subdivisions réparties de la manière suivante : 4 subdivisions selon l’axe
Au cours d’une étape E6, on détermine la taille de chaque subdivision SDnbbeamde la grille G de façon à ce que chaque subdivision SDnbbeamcontienne le même nombre positions possibles de l’équipement utilisateur UE. Ainsi, la probabilité de sélection de chaque subdivision SDnbbeam, et donc de chaque faisceau, est quasiment uniforme.During a step E6, the size of each subdivision SD nbbeam of the grid G is determined so that each subdivision SD nbbeam contains the same number of possible positions of the user equipment UE. Thus, the probability of selection of each nbbeam SD subdivision, and therefore of each beam, is almost uniform.
Déterminer la taille de chaque subdivision SDnbbeamde la grille G revient à déterminer l’ouverture angulaire du faisceau correspondant. Par conséquent, plus la densité de probabilité de présence angulaire de l’équipement utilisateur UE est élevée pour une subdivision SDnbbeamdonnée, plus l’ouverture angulaire du faisceau correspondant est faible. Inversement, plus la densité de probabilité de présence angulaire de l’équipement utilisateur UE est faible pour une subdivision SDnbbeamdonnée, plus l’ouverture angulaire du faisceau correspondant est grande. Dans le repère général RG, qui est un repère cartésien, la présente méthode entraîne une dégradation de la puissance reçue des secteurs de la zone à couvrir ZC associés à une densité de probabilité angulaire faible au profit d’une majorité d’entre eux.Determining the size of each subdivision SD nbbeam of the grid G amounts to determining the angular aperture of the corresponding beam. Consequently, the higher the probability density of angular presence of the user equipment UE for a given subdivision SD nbbeam , the lower the angular aperture of the corresponding beam. Conversely, the lower the probability density of angular presence of the user equipment UE for a given subdivision SD nbbeam , the greater the angular aperture of the corresponding beam. In the general reference RG, which is a Cartesian reference, the present method leads to a degradation of the power received from the sectors of the zone to be covered ZC associated with a low angular probability density to the benefit of a majority of them.
Ainsi, sachant que chaque point correspondant à une position possible du terminal utilisateur UE est associé, dans le repère RSRA, à une valeur en élévation
Dans une étape E61, les points sont triés en fonction de leur valeur azimutale
- chaque point appartienne à exactement 1 zone azimutale- each point belongs to exactly 1 azimuth zone
- chaque zone azimutale contienne le même nombre de points à 1 point près (dans le cas où le nombre de points n'est pas un multiple de
-
Dans une étape E62, pour chaque zone azimutale définie à l'étape E61, les points sont ensuite triés en fonction de leur valeur d’élévation
- chaque point appartienne à exactement 1 zone en élévation- each point belongs to exactly 1 zone in elevation
- chaque zone contienne le même nombre de points à 1 point près (dans le cas où le nombre de points n'est pas un multiple de
-
Dans une étape E63, on obtient alors
La détermination des coefficients de modulation en amplitude et en phase que chaque antenne du réseau d’antennes applique à un signal dont elle assure le traitement pour former chaque faisceau consiste à calculer des coefficients de Fourier pour un réseau linéaire orienté selon
Pour rappel, le rayonnement
avecwith
Et où
Les coefficients de Fourier correspondants sont alors obtenus en appliquant les formules suivantes :The corresponding Fourier coefficients are then obtained by applying the following formulas:
où
Pour un réseau linéaire orienté selon
où
et doncand so
Ainsi, après application d’une transformée de Fourier au cours d’une étape E7, on obtient ainsi un vecteur d’excitation pour le réseau d’antennes RA selon la direction
Pour un réseau linéaire orienté selon
où
et doncand so
Ainsi, après application d’une transformée de Fourier au cours d’une étape E8, on obtient ainsi un vecteur d’excitation pour le réseau d’antennes RA selon la direction
Finalement, le vecteur d’excitation
Ce qui donne :Which give :
OùOr
Ainsi, le nombre de vecteurs
Au cours d’une étape E9, chaque antenne constitutive du réseau d’antennes RA module un signal en amplitude et en phase à partir du vecteur
avecwith
etAnd
où
A titre d’exemple, le vecteur d’excitation
Comme représenté à la
- Le gain est dégradé pour quelques subdivisions SDnbbeamde la grille de faisceaux G au profit d’une majorité d’entre elles,The gain is degraded for some SD nbbeam subdivisions of the beam grid G in favor of a majority of them,
- Chaque faisceau couvre une subdivision SDnbbeamoù l’équipement utilisateur UE est potentiellement présent contrairement aux solutions dans lesquelles la grille de faisceaux G est découpée de manière uniforme comme représenté à la[fig. 7]. Each beam covers an SD nbbeam subdivision where the user equipment UE is potentially present unlike the solutions in which the grid of beams G is uniformly cut out as shown in [fig. 7].
En effet, toujours en référence à la
La
Un dispositif 10 peut comprendre au moins un processeur matériel 11, une unité de stockage 12, et au moins une interface de réseau 13 qui sont connectés entre eux au travers d’un bus 14. Bien entendu, les éléments constitutifs du dispositif 10 peuvent être connectés au moyen d’une connexion autre qu’un bus.A device 10 can comprise at least one hardware processor 11, a storage unit 12, and at least one network interface 13 which are connected together through a bus 14. Of course, the constituent elements of the device 10 can be connected by means of a connection other than a bus.
Le processeur 11 commande les opérations du dispositif. L'unité de stockage 12 stocke au moins un programme pour la mise en œuvre de la méthode selon un mode de réalisation à exécuter par le processeur 11, et diverses données, telles que des paramètres utilisés pour des calculs effectués par le processeur 11, des données intermédiaires de calculs effectués par le processeur 11, etc. Le processeur 11 peut être formé par tout matériel ou logiciel connu et approprié, ou par une combinaison de matériel et de logiciel. Par exemple, le processeur 11 peut être formé par un matériel dédié tel qu'un circuit de traitement, ou par une unité de traitement programmable telle qu'une unité centrale de traitement (Central Processing Unit) qui exécute un programme stocké dans une mémoire de celui-ci.The processor 11 controls the operations of the device. The storage unit 12 stores at least one program for implementing the method according to one embodiment to be executed by the processor 11, and various data, such as parameters used for calculations performed by the processor 11, intermediate data of calculations performed by the processor 11, etc. Processor 11 may be any known and suitable hardware or software, or a combination of hardware and software. For example, the processor 11 may be formed by dedicated hardware such as a processing circuit, or by a programmable processing unit such as a Central Processing Unit which executes a program stored in a memory of this one.
L'unité de stockage 12 peut être formée par n'importe quel moyen approprié capable de stocker le programme ou les programmes et des données d'une manière lisible par un ordinateur. Des exemples d'unité de stockage 12 comprennent des supports de stockage non transitoires lisibles par ordinateur tels que des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs, et des supports d'enregistrement magnétiques, optiques ou magnéto-optiques chargés dans une unité de lecture et d'écriture.Storage unit 12 may be formed by any suitable means capable of storing the program or programs and data in a computer readable manner. Examples of storage unit 12 include non-transitory computer-readable storage media such as semiconductor memory devices, and magnetic, optical, or magneto-optical recording media loaded into a read-and-write unit. 'writing.
Au moins une interface réseau 13 fournit une connexion entre le dispositif 10 et un modulateur de phase d’un signal connecté à une antenne du réseau d’antennes.At least one network interface 13 provides a connection between the device 10 and a signal phase modulator connected to an antenna of the antenna array.
La
Claims (8)
- détermination d’une ouverture angulaire d’au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence, dans la subdivision correspondante de ladite grille de faisceaux, d’un terminal utilisateur à servir,
- détermination, en fonction de l’ouverture angulaire dudit au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux, de coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase,
- modulation d’au moins un signal alimentant une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen desdits coefficients de modulation en amplitude et en phase.Method for generating beams of a network of radio communication antennas, a beam corresponding to a subdivision of a grid of beams of the network of radio communication antennas consisting of a given number of subdivisions, the method comprising the steps following:
- determination of an angular aperture of at least one beam of said beam grid as a function of a probability density of presence, in the corresponding subdivision of said beam grid, of a user terminal to be served,
- determination, as a function of the angular aperture of said at least one beam of said beam grid, of modulation coefficients of a signal in amplitude and in phase,
- modulation of at least one signal feeding an antenna of the network of radio communication antennas by means of said amplitude and phase modulation coefficients.
- déterminer une ouverture angulaire d’au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux en fonction d’une densité de probabilité de présence d’un terminal utilisateur à servir dans la subdivision correspondante de ladite grille de faisceaux,
- déterminer, en fonction de l’ouverture angulaire dudit au moins un faisceau de ladite grille de faisceaux, des coefficients de modulation d’un signal en amplitude et en phase,
- s’interfacer avec des moyens de modulation d’au moins un signal alimentant une antenne du réseau d’antennes de communication radio.Device configured to generate beams, a beam corresponding to a subdivision of a grid of beams of a network of radio communication antennas consisting of a given number of subdivisions, the device comprising means for:
- determining an angular aperture of at least one beam of said beam grid as a function of a probability density of presence of a user terminal to be served in the corresponding subdivision of said beam grid,
- determining, as a function of the angular aperture of said at least one beam of said beam grid, modulation coefficients of a signal in amplitude and in phase,
- Interface with means for modulating at least one signal supplying an antenna of the network of radio communication antennas.
- moduler au moins un signal devant alimenter une antenne du réseau d’antennes de communication radio au moyen de coefficients de modulation en amplitude et en phase déterminés par le dispositif.Radio communication antenna array adapted to interface with at least one device configured to generate beams, a beam corresponding to a subdivision of a beam grid of the radio communication antenna array consisting of a number of subdivisions given, the antenna array comprising means for:
- modulating at least one signal to supply an antenna of the network of radio communication antennas by means of amplitude and phase modulation coefficients determined by the device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2013923A FR3118324A1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR2013923A FR3118324A1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device |
FR2013923 | 2020-12-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3118324A1 true FR3118324A1 (en) | 2022-06-24 |
Family
ID=75690347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR2013923A Pending FR3118324A1 (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3118324A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110069633A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Georg Schmidt | Antenna array, network planning system, communication network and method for relaying radio signals with independently configurable beam pattern shapes using a local knowledge |
US20170126294A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-04 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Precoding a Transmission From a Two-Dimensional Antenna Array Using a Partially Reshaped Codebook |
US20170317729A1 (en) * | 2015-03-27 | 2017-11-02 | Panasonic Corporation | Wireless communication apparatus and wireless communication control method |
US20200112360A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Method for fast beam sweeping and device discovery in 5g millimeter wave and upper centimeter-wave systems |
-
2020
- 2020-12-22 FR FR2013923A patent/FR3118324A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110069633A1 (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Georg Schmidt | Antenna array, network planning system, communication network and method for relaying radio signals with independently configurable beam pattern shapes using a local knowledge |
US20170317729A1 (en) * | 2015-03-27 | 2017-11-02 | Panasonic Corporation | Wireless communication apparatus and wireless communication control method |
US20170126294A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-04 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Precoding a Transmission From a Two-Dimensional Antenna Array Using a Partially Reshaped Codebook |
US20200112360A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Method for fast beam sweeping and device discovery in 5g millimeter wave and upper centimeter-wave systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2279569B1 (en) | Method for the dynamic compensation of a relative movement of a communicating entity | |
EP0766491A2 (en) | Cellular mobile radio communications system, base station and control device therefor | |
FR3118324A1 (en) | Method for generating beams of a radio communication antenna array and corresponding device | |
CN114499718A (en) | Beam forming method and device | |
FR2780817A1 (en) | RADIO-RADIATION BEAM ORIENTATION METHOD (S) FOR COMMUNICATION BETWEEN A BASE STATION AND A MOBILE RADIOTELEPHONE, AND CORRESPONDING BASE STATION | |
FR2833784A1 (en) | GPS satellite receiver anti noise process having polarized elements with some co/cross polar allowing noise polarmetric filtering and global spatial filtering removing parasitic signals. | |
EP3451726A1 (en) | Method for load distribution in a heterogeneous network with multi-technology radio access | |
EP1946510B1 (en) | Ultra-broadband communication system provided with a frequency controlled dispersive antenna | |
EP3038207B1 (en) | Electromagnetic wave transmitter with a reverberation chamber and associated transmission method | |
FR3121807A1 (en) | Method of forming a composite beam by linear combination of orthogonal beams of an array of radio communication antennas | |
EP3834539A1 (en) | Method for communication between two base stations using a shared frequency band, and corresponding base station and user device | |
EP4059153A1 (en) | Method for configuring an active antenna network and active antenna network configured according to the method | |
CA2776333C (en) | Method for optimizing the quality of a cellular network | |
EP3823182A1 (en) | Method for selecting at least one beam, base station for implementing such a method | |
FR3112034A1 (en) | Method for modifying an opening of at least one beam of a network of radio communication antennas and corresponding device | |
FR3105671A1 (en) | A method of allocating radio signal transmission frequencies between one or more communication entities, allowing a reduction in interference between these communication entities using the same frequency channel | |
EP1000445B1 (en) | Antenna network for base station radiocommunication with mobile telephones | |
FR3105672A1 (en) | A method of allocating radio signal transmission frequencies between one or more communication entities, allowing a reduction in interference between these communication entities using the same frequency channel | |
WO2023169977A1 (en) | Method for monitoring a quality-of-service level between a user device and an access device for accessing a communication network, and corresponding apparatus, access device, communication system and computer program | |
Abohamra et al. | Beamforming based algorithm for 5G applications | |
WO2020239551A1 (en) | Method for determining at least one precoder for a transmitting device of a wireless communication system | |
FR3132607A1 (en) | Vehicle communication method and device using radars | |
WO2023062042A1 (en) | Method for configuring a transmitter device, and transmitter device for implementing said configuration method | |
FR3132606A1 (en) | Vehicle communication method and device using millimeter wave radar | |
CN117767985A (en) | Super-large-scale MIMO near-field beam training method and device and electronic equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20220624 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |