FR3141832A1 - Dispositif destiné à être placé en hauteur au-dessus d’équipements radio émetteur et récepteur et système de communication radio correspondant - Google Patents
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Abstract
Dispositif destiné à être positionné en hauteur au-dessus d’une zone géographique de la surface terrestre, caractérisé en ce qu’il comprend un élément de surface, orienté vers la surface terrestre et apte à diffuser un signal radio incident reçu d’un équipement radio émetteur vers un équipement radio récepteur, ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans la zone géographique et respectivement en ligne de vue directe dudit dispositif. Figure 3
Description
L’invention concerne le domaine des télécommunications, en particulier des communications sans fil.
Elle s’applique notamment mais non exclusivement à un système de communication radio cellulaire basé sur une technologie d’accès de type OFDMA, tel que spécifié par l’organisme de normalisation 3GPP, dans une de ses versions actuelles ou futures.
Les communications inter-terminaux, dites D2D (de l’anglais, « Device to Device ») permettent à un équipement radio émetteur de transmettre des données à un équipement radio récepteur sans intermédiaire, c’est-à-dire sans passer par un équipement d’accès radio à un réseau de communication, par exemple une station de base d’un réseau cellulaire, ou un point d’accès Wi-Fi. Cette transmission de données est possible lorsque le signal radio reçu par l’équipement récepteur atteint un niveau de qualité suffisant.
En outre, lorsque les communications D2D utilisent partagent la bande passante avec les communications radio cellulaires (entre un équipement terminal et une station de base), l’opérateur du réseau cellulaire a intérêt à maximiser les ressources allouées aux communications radio cellulaires. Il limite donc le nombre de canaux alloués aux communications D2D, ce qui impose aux équipements radio émetteur et récepteur d’être très proches l’un de l’autre.
En outre, dans un environnement urbain, la propagation du signal émis par un équipement radio rencontre de nombreux obstacles (immeubles, mobilier urbain, voitures …) qui affectent la qualité du signal radio et son débit. La présence de tels obstacles nuit à la qualité de réception et renforce en pratique la contrainte de proximité entre deux équipements radio qui souhaitent mettre en œuvre une communication D2D.
Face au développement massif des applications et services nécessitant des connexions sans fil partout et entre tous types d’objets, notamment dans le cas d’architectures 5G voire 6G de réseaux cellulaires, des solutions ont vu le jour pour améliorer la qualité de ces communications radio, notamment en compensant la perte de puissance avec la distance et/ou en assurant une ligne de vue direct. A cet égard, on connaît des surfaces intelligentes reconfigurables ou RIS (de l’anglais, « Reconfigurable Intelligent Surfaces ») destinées à être fixées sur des structures diverses, telles que des façades de bâtiments, des plateformes aériennes ou même des vêtements. Ces surfaces RIS sont conçues pour réfléchir les ondes radios incidentes vers le destinataire en réfléchissant un faisceau. Cette technologie est par exemple décrite dans le document de Yuanwei Liu et ak., intitulé « Reconfigurable Intelligent Surfaces : Principles and Opportunities », publié dans le journal IEEE COMMUNICATIONS SURVEYS & TUTORIALS, VOL. 23, NO. 3, en 2021.
Les RIS sont constitués d’éléments qui contiennent des diodes auxquelles une tension de polarisation modifiable peut être appliquée. En préconcevant plusieurs niveaux de tensions de polarisation, chaque diode peut appliquer des déphasages discrets et réaliser une formation de faisceaux pour l'onde réfléchie.
Un inconvénient de cette technique est que la focalisation du faisceau réfléchi par la surface RIS vers une zone donnée, nécessite un contrôle, coûteux à mettre en œuvre.
L’invention vient améliorer la situation.
En particulier, l’invention répond au besoin d’améliorer les communications radio, notamment les communications D2D, de façon plus simple et moins coûteuse.
A cette fin, l’invention propose un dispositif apte à être positionné en hauteur au-dessus d’une zone géographique de la surface terrestre, caractérisé en ce qu’il comprend un élément de surface, orienté vers la surface terrestre et apte à diffuser un signal radio incident reçu d’un équipement radio émetteur vers un équipement radio récepteur, ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans la zone géographique et respectivement en ligne de vue directe dudit dispositif.
L’invention propose ainsi une approche tout-à-fait nouvelle et inventive pour améliorer des communications radio, qui consiste à placer un dispositif en hauteur au-dessus d’équipements radio émetteur et récepteur situés à l’intérieur d’une zone géographique donnée. Il peut être positionné dans les airs ou fixé, par exemple à une façade d’immeuble ou en haut d’un pylône.
Un tel dispositif est équipé d’un élément de surface configuré pour réfléchir et diffuser les ondes radio reçues, de sorte qu’il réalise un relais de signaux radio émis par l’émetteur, par diffusion vers la surface terrestre, dans toutes les directions et donc dans celle du récepteur. A l’inverse d’une parabole qui focalise les ondes qu’elle reçoit en un point, l’élément de surface selon l’invention diffuse les ondes qu’il reçoit dans une pluralité de directions, comprenant celle de l’équipement destinataire. Ce dernier reçoit ainsi un ensemble d’ondes radio diffusées, dont les amplitudes s’ajoutent, ce qui permet d’améliorer la qualité et le débit du signal radio.
Le fait que ce dispositif soit positionné en hauteur permet d’éviter les obstacles classiques à la propagation d’ondes radio que sont les bâtiments, mobiliers urbains, voitures ou toute autre construction liée à l’activité humaine, qui s’interposerait entre le dispositif radio émetteur et le dispositif radio récepteur destinataire. Ainsi, avec l’invention, la situation de ligne de vue directe (de l’anglais, « line of sight ») entre, d’un côté l’émetteur et le dispositif volant et de l’autre côté le dispositif volant et le récepteur, est garantie.
En outre, l’invention permet de relâcher la contrainte de proximité jusqu’à maintenant très stricte entre deux équipements radio souhaitant communiquer en mode D2D.
Selon un aspect de l’invention, l’élément de surface est passif.
Un avantage du dispositif selon l’invention est qu’il n’a pas besoin d’être contrôlé ni reconfiguré, ni même alimenté en énergie pour diffuser les ondes radio qu’il reçoit, contrairement à une surface intelligente reconfigurable RIS connue de l’art antérieur, qui refocalise les ondes radio vers un point donné. Il est donc simple et peu coûteux à mettre en œuvre.
En variante, l’élément de surface peut être actif, par exemple apte à changer de polarisation, ce qui permet d’orienter la diffusion vers une zone donnée.
Selon encore un autre aspect de l’invention, ledit élément de surface est fait d’un matériau présentant des aspérités dont les dimensions sont de l’ordre d’une longueur d’onde du signal radio émis par l’équipement radio émetteur.
Par exemple, les aspérités sont cylindriques.
Selon un autre aspect de l’invention, l’élément de surface est plan.
Un avantage est de garantir que toutes les ondes radio réfléchies soient diffusées vers l’équipement radio récepteur situé au sol dans la zone géographique.
Selon encore un autre aspect de l’invention, le dispositif comprend un ballon gonflé par un fluide et l’élément de surface est fixé sur une partie inférieure du ballon.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif selon l’invention est positionné dans les airs. Un avantage de ce ballon est d’être peu coûteux et relativement facile à déployer sur la zone géographique, par exemple pour répondre à des besoins spécifiques et temporaires, tels qu’une forte demande occasionnée par la tenue d’un événement sportif, musical ou festif regroupant dans la zone géographique un nombre accru d’utilisateurs d’un réseau de communication. Il peut aussi permettre de mieux couvrir une zone difficile d’accès où la couverture radio par des stations de base du réseau cellulaire est insuffisante. Il peut enfin constituer une solution de remplacement en cas de panne d’une station de base.
Par exemple, il s’agit d’un aéronef, c’est-à-dire d’un moyen de transport capable de s'élever et de se mouvoir en altitude, au sein de l'atmosphère terrestre, quasi stationnaire. Il peut être dirigeable. En variante, il est fixé au sol par un ou plusieurs câbles.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif de l’invention est un engin équipé d’un moteur qui lui permet de voler et de maintenir sa position, comme par exemple un drone.
Corrélativement, l’invention concerne aussi un procédé de communication radio mettant en œuvre la diffusion d’un signal radio incident émis par un équipement radio émetteur à destination d’un équipement radio récepteur, ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans une zone géographique de la surface terrestre, par un élément de surface d’un dispositif positionné en hauteur au-dessus de la zone géographique, en ligne de vue directe avec ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur.
Un tel procédé est avantageusement mis en œuvre par le dispositif précité.
L’invention concerne aussi un système de communication radio comprenant un équipement radio émetteur et un équipement radio récepteur et le dispositif précité.
Un tel système présente les mêmes avantages que le dispositif selon l’invention.
Selon un aspect de l’invention, dans un tel système, le dispositif est positionné de sorte que l’élément de surface est parallèle au sol de la zone géographique et équidistant de l’équipement radio émetteur et de l’équipement radio récepteur.
Un avantage est de rendre la diffusion des ondes radio plus efficace, d’augmenter la valeur de l’amplitude du signal radio diffusé et donc le débit de la communication radio.
Selon un autre aspect de l’invention, l’équipement radio émetteur et l’équipement radio récepteur sont des équipements terminaux respectivement configurés pour communiquer directement entre eux.
Un tel système présente l’avantage de faciliter les communications inter dispositifs, dites D2D.
Selon encore un autre aspect de l’invention, l’équipement radio émetteur, respectivement l’équipement radio récepteur, est un équipement d’accès radio d’un réseau de communication et l’équipement radio récepteur, respectivement l’équipement radio émetteur, est un équipement terminal configuré pour se connecter audit équipement d’accès radio.
Un autre avantage du système selon l’invention est qu’il permet aussi de faciliter des communications radio cellulaires, entre un équipement terminal, par exemple un téléphone mobile, et une station de base ou pour un réseau d’accès Wi-Fi entre un équipement terminal et un point d’accès Wi-Fi.
Bien sûr, les différents modes de réalisation de l’invention peuvent être combinés entre eux.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
Le principe de l’invention consiste à positionner en hauteur, au-dessus d’une zone géographique de la surface terrestre, un élément de surface, orienté vers la surface terrestre et apte à diffuser un signal radio incident reçu d’un équipement radio émetteur vers un équipement radio récepteur, ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans la zone géographique et respectivement en ligne de vue directe ou LOS (de l’anglais, « Line of Sight ») dudit dispositif.
Cet élément de surface est par exemple fixé à un dispositif apte à stationner dans les airs, dit aérien, telle qu’une plateforme aérienne ou un aéronef ou encore un véhicule aérien sans pilote de type UAV (de l’anglais, « Unmanned Aerial Vehicle »). Il peut être en variante fixé à une façade d’un immeuble ou à un pylône.
En relation avec la , on présente à titre illustratif un exemple de dispositif UADselon l’invention, dans son environnement.
Il s’agit ici d’un aéronef, de type ballon, gonflé d’un fluide plus léger que l’air, par exemple de l’hélium. Il peut être dirigeable ou relié au sol par des câbles (non représentés). Dans cet exemple, il stationne au-dessus d’une zone géographique ZG à une hauteur H, par exemple égale à 50 m. Cette hauteur garantit sa visibilité directe depuis des équipements radio émetteurs et récepteurs situés dans la zone ZG, en dépit de la présence d’obstacles OB, de types bâtiments ou autres structures.
Selon l’invention, ce dispositif UAD comprend dans sa partie inférieure, un élément de surface SE orienté vers le sol. Avantageusement, cet élément de surface SE est plan. Par exemple, il est de forme rectangulaire et de largeur et longueur de l’ordre de quelques mètres.
Avantageusement, cet élément de surface, est par exemple fait d'un matériau rugueux, qui présente des aspérités cylindriques dont les rayons sont de l'ordre de la longueur d'onde d’un signal radio émis par un équipement radio émetteur. Un exemple de matériau permet de réfléchir tout signal radio incident reçu en le diffusant dans toutes les directions est décrit dans le document de recommandation intitulé "Effects of building materials and structures on radiowave propagation above about 100 MHz-P Series-Radiowave", publié en 2015 par l’ITU sous la référence ITU-R P.2040-1, en section 2.3.2.
Sur la , on a aussi représenté des exemples d’équipements radio émetteurs et récepteurs UE1, UE2, BS. Ces équipements sont configurés pour émettre et recevoir des signaux radio émis à une longueur d’onde radio donnée. Il s’agit par exemple des équipements terminaux UE1, UE2, par exemple des équipements utilisateurs de type téléphones mobiles de type téléphone intelligent (en anglais, « smartphone »), ou encore des ordinateurs portables, des tablettes ou des objets connectés de l’Internet des objets ou IoT (de l’anglais, « Internet of Things »). De tels équipements terminaux sont configurés pour se connecter à un équipement d’accès radio d’un réseau de communication, par exemple une station de base BS, selon une technologie d’accès cellulaire de type ODFMA telle que spécifiée par le 3GPP dans une de ses versions actuelles (LTE-A, 5G) ou futures (6G et suivantes), ou encore à un autre type de point d’accès (non représenté), basée sur une technologie Wi-Fi par exemple.
On suppose ici que les équipements terminaux UE1, UE2 sont aussi configurés pour communiquer directement entre eux, en mode D2D, notamment mais non exclusivement, en utilisant des fréquences (ou longueurs d’ondes) attribuées aux réseaux cellulaires. Néanmoins, comme illustré par la , UE1 et UE1 ne sont pas en ligne de vue directe à cause de l’obstacle constitué par le bâtiment OB.
Sur la , on a enfin représenté un système S de communication radio selon l’invention, comprenant le dispositif aérien UAD et au moins l’équipement radio émetteur UE1 et l’équipement radio récepteur UE2. Bien sûr, l’un des équipements radio (émetteur ou récepteur) peut être la station de base BS. Dans ce système, ledit dispositif aérien UAD est positionné dans les airs de sorte que ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur soient respectivement en ligne de vue directe avec lui.
Dans l’exemple de la , l’équipement radio émetteur UE1 émet un signal radio incident IS destiné à l’équipement radio récepteur UE2. Sa transmission est en partie bloquée par le bâtiment OB, mais on suppose qu’au moins une partie du signal incident atteint l’élément de surface SE du dispositif aérien selon l’invention, qui le réfléchit et le diffuse dans une pluralité de directions. Une partie des signaux diffusés DS est reçue par l’équipement radio récepteur UE2.
En relation avec la , on décrit maintenant un procédé de communication radio selon l’invention. Un tel procédé est par exemple mis en œuvre par le dispositif UAD de la . Il comprend la réflexion et la diffusion 21 du signal radio incident IS émis par l’équipement radio émetteur UE1 en un signal radio diffusé RS dans une pluralité de directions comprenant celle de l’équipement radio récepteur UE2.
En relation avec la , on décrit maintenant deux équipements radio émetteurs et récepteurs, par exemple, les terminaux UE1, UE2 de la , qui souhaitent utiliser un service donné, par exemple de diffusion de contenus audiovisuels en continu (de l’anglais, « streaming »), nécessitant un débit T. On suppose, que compte tenu de leur environnement, la propagation d’un signal radio entre l’équipement radio émetteur UE1 et l’équipement radio récepteur UE2 est fortement perturbée, particulièrement en environnement urbain, notamment à cause de la présence d’immeubles et du mobilier urbain tels que le bâtiment OB. En conséquence, la qualité de service et le débit de la communication peuvent être dégradés.
L’équipement émetteur UE1 émet un signal radio incident IS destiné à l’équipement récepteur UE2. On suppose qu’il comprend un faisceau d’ondes radio émises dans une pluralité N, avec N entier non nul, de directions. On désigne par O le centre de l’élément de surface SE et par r1la distance entre l’équipement émetteur UE et ce centre O. De façon correspondante, on désigne par r2la distance entre le centre O et l’équipement récepteur UE2. On suppose que les équipements UE1 et U2 sont distants de r.
Il s’agit maintenant de montrer que l’utilisation du dispositif aérien UAD selon l’invention, équipé d’une surface diffusante SE placée en ligne de vue directe LOS respectivement avec l’équipement émetteur UE1et l’équipement récepteur UE2 et placé à la hauteur H, par exemple égale à 50m au-dessus d’une zone géographique ZG comprenant UE1 et UE2, permet d’améliorer la propagation du signal entre les deux équipements et notamment de maintenir le débit de la communication et la qualité de service exigés.
Pour ce faire, on considère d’abord une expression du débit d’une communication radio entre UE1 et UE2 en mode D2D, dans le cas général (sans l’utilisation du dispositif selon l’invention).
Le débit s’écrit de la façon suivante :
T= W log2(1+ YD2DY*D2D/(Nth+ Poth)) (Eq. 1)
Où
W désigne la bande passante,
Ptla puissance transmise par UE1,
YD2Dl’amplitude du signal reçu par UE2,
Y*D2Dle complexe conjugué de YUE 2 ,
Pothla puissance due aux interférences,
Nthle bruit thermique.
W désigne la bande passante,
Ptla puissance transmise par UE1,
YD2Dl’amplitude du signal reçu par UE2,
Y*D2Dle complexe conjugué de YUE 2 ,
Pothla puissance due aux interférences,
Nthle bruit thermique.
En toute généralité, la puissance Pr reçue par un équipement récepteur en provenance d’un équipement émetteur émettant une puissance Pt peut s’écrire :
Pr = ,
où K est une constante et η le paramètre d’affaiblissement de propagation (de l’anglais, « pathloss »).
où K est une constante et η le paramètre d’affaiblissement de propagation (de l’anglais, « pathloss »).
La constante K dépend de la fréquence radio et η dépend de l’environnement de propagation (urbain, rural ...). La valeur de η est comprise entre 2 et 4. En espace libre, η=2, comme indiqué dans le document de recommandation de l’ITU, publié en novembre 2016 et intitulé « Calcul de l’affaiblissement en espace libre », sous la référence UIT-R P 525-3.
L’amplitude du signal directement reçu par l’équipement radio récepteur UE2 en provenance de l’équipement radio émetteur UE1 s’écrit comme suit : , (Eq. 2)
où
, (Eq. 3)
r est la distance entre UE1 et UE2,
, les gains respectifs des équipements radio émetteur et récepteur UE1, UE2.
,
Ptla puissance transmise par UE1,
où
r est la distance entre UE1 et UE2,
Ptla puissance transmise par UE1,
En relation avec la , on considère plus précisément un élément de surface SE plan et rectangulaire de surface P, de demi longueur L et de demi largeur l. Par exemple L=l=10m.
La surface diffusante de l’élément de surface SE selon l’invention réfléchit et diffuse les ondes radio qu’elle reçoit en tous points Mj de la surface P dans toutes les directions, notamment dans la direction du dispositif UE2.
Ainsi, comme illustré par la , l’élément de surface diffusante SE du dispositif UAD selon l’invention reçoit les ondes radio Dp1, Dp2… Dpj …DPN, avec N entier non nul de l’équipement radio émetteur UE1. Elles sont réfléchies et diffusées par l’élément de surface dans toutes les directions. Quant au dispositif UE2, il reçoit les ondes radios Dp’1, Dp’2…Dp’j…Dp’N de l’élément de surface SE.
On désigne maintenant par l’amplitude du signal diffusé par la surface diffusante P de l’élément SE, et reçu par UE2 :
= (eq. 4),
où
où
t le temps,
r1,r2…rj …r’N, avec j entier non nul, sont les distances respectives (entre UE1 et la surface SE) des ondes radio ou rayons Dpjissues de UE1 et arrivant sur la surface SE,
r’1,r’2…r’j ..r’N sont les distances respectives (entre la surface SE et UE2) des ondes radio ou rayons Dpj ’diffusées par la surface SE et atteignant UE2.
La diffusion des rayons en provenance de UE1 est faite par chaque élément de surface infinitésimal de la surface SE.
On a :
Avec
, , (Eq. 6)
où q =
où q =
En relation avec la figure 6, on considère les angles , d’arrivée d’une onde incidente Dp1 ou (émise par UE1) en le point O, situé au centre de la surface SE. , sont les angles de diffusion de cette onde incidente Dp1 en une onde diffusée D’p2 ou , respectivement avec l’axe vertical Oz et l’axe horizontal Ox.
On a:
On a aussi :
On note = . Soit un vecteur = , avec un point Mjquelconque de la surface P de l’élément SE. On a :
où
On désigne par xjet zj les coordonnées de sur les axes Ox et Oz.
On peut écrire :
Et donc :
On suppose ici que <1 et on fait un développement limité de comme suit :
+ +
On note que la condition suivante est satisfaite à titre d’exemple pour un élément de surface SE de dimensions L = 10m et l=10m et un dispositif UAD situé à une hauteur H=50m, dès lors que r1>7m.
Du fait que =0, on a :
On fait un raisonnement analogue pour et on obtient :
- + (Eq. 10)
On peut donc écrire :
+ ) (Eq. 11)
L’élément de surface diffusant SE selon l’invention est considéré ici comme un continuum d’éléments diffusants, ce qui permet d’établir une expression de la somme discrète des ondes radio reçues par l’équipement récepteur UE2, comme une intégrale et établir l’expression du débit.
En effet, on peut écrire :
.
= (Eq. 12)
Avec : (Eq. 13)
Avec l’invention, l’amplitude YD2Ddu signal radio émis par UE1, directement reçu par UE2 et l’amplitude YNRISdu signal radio émis par UE1 et diffusé par l’élément de surface SE s'ajoutent.
Il en résulte que le débit T’ de la communication radio en mode D2D entre UE1 et UE2 en présence du dispositif selon l’invention, peut s’exprimer comme suit :
T’= W’.log2(1+ (YD2D+YNRIS)(YD2D+YNRIS))*/( Nth+ Poth))) (Eq. 14).
L’amplitude YNRISvient donc augmenter la valeur de débit T’ et donc améliorer la qualité de la communication radio D2D.
Au vu de ce qui a été décrit précédemment et de l’expression de l’amplitude YNRIS, on comprend que la valeur du débit T’dépend des positions relatives du dispositif aérien UAD et des équipements radio émetteur UE1 et récepteur UE2.
Selon un mode de réalisation de l’invention, illustré par les figures 7A et 7B, on considère le cas où le dispositif UAD est positionné de sorte que son élément de surface SE soit inclus dans un plan parallèle au sol de la zone géographique ZG et équidistant de UE1 et UE2. Il en résulte que les angles et sont égaux. Il en est de même pour et . Il en résulte que et sont nuls. On a donc u1=-L, u2=L, v1=-H et v2=H.
On peut montrer que les expressions et sont maximisées, et qu’il en est donc de même pour F(u1,u2) et G(v1,v2).
Par conséquent, cette configuration de l’élément de surface SE par rapport au sol permet d’augmenter la valeur de l’amplitude YNRISdu signal diffusé par l’élément de surface SE et donc le débit T’. Intuitivement, on comprend qu’elle permet de rendre la diffusion des ondes radio par l’élément de surface plus efficace et de minimiser le chemin parcouru par les ondes incidentes et diffusées.
On peut montrer que ce cas particulier permet de maximiser la valeur de l’amplitude YNRIS. En relation avec la , on considère d’abord la projection orthogonale Op du dispositif UAD sur le sol. En général, les points Op, UE1 et UE2 forment un triangle isocèle en Op. On considère maintenant la projection Op’ de Op sur l’axe O’x reliant les équipements radio UE1 et UE2. La droite (OpOp’) est la médiatrice du segment UE1UE2. On a donc UE1Op = OpUE2=r/2..
En dérivant l’expression de YNRISen fonction d’une variable xp correspondant à l’abscisse du projeté orthogonal du dispositif UAD sur le sol, on obtient une valeur nulle pour xp=r/2, ce qui correspond à une valeur maximale de YNRIS.
Bien sûr l’invention n’est pas limitée à cet exemple particulier. Au contraire, comme le prouve l’expression de YNRIS (équation 12) établie dans le cas général, le débit T’ de la communication radio est toujours amélioré par la présence du dispositif UAD selon l’invention au-dessus de la zone géographique ZG où se trouvent les équipements radio UE1 et UE2.
Allocation de ressources
Dans un réseau de communication mobile actuel, le nombre de communications D2D pouvant se dérouler simultanément entre des équipements radio situés dans une zone géographique donnée est limité par l’opérateur du réseau et déterminé par le nombre de canaux nécessaires pour fournir le service demandé par les équipements UE1 et UE2 Par ailleurs, le nombre de canaux pouvant être alloués à une communication D2D est lié à la bande passante disponible. Ainsi le nombre de communications simultanées est extrêmement limité.
On suppose maintenant que la bande passante W disponible pour la communication radio D2D entre UE1 et UE2 est définie par un nombre de canaux Nc donné, chaque canal étant associé à une bande passante Wc, inférieure à W.
On a: W= Nc.Wc, avec Wc la bande passante allouée à chaque canal.
Compte tenu des conditions d’un système de communication mettant en œuvre une ou plusieurs communications D2D, telles que les positions relatives de l’équipement radio émetteur UE1 et de l’équipement radio récepteur UE2, l’environnement de propagation des ondes radio et les perturbations qu’il génère, etc), le nombre de canaux alloué aux équipements UE1, UE2 afin qu’ils puissent utiliser le service qu’ils demandent, dépend du débit T requis.
Partant de l’équation 1 précédente, on obtient dans le cas général et sans recourir à un dispositif aérien UAD selon l’invention :
T’ = Nc.Wc.log2(1+ YD2DY*D2D/(Nth+ Poth)) (Eq. 1’)
En revanche, avec l’invention, l’expression du débit T devient :
T’= Nc’.Wc log2(1+ (YD2D+YNRIS)(YD2D+YNRIS))*/( Nth+ Poth))) (Eq. 1’’)
On suppose que, compte tenu de la perte de puissance du signal direct due à l’environnement, reçu par l’équipement radio récepteur UE2 : YD2D<<YNRIS .
On a donc:
log2(1+ (YD2D+YNRIS)(YD2D+YNRIS))*/( Nth+ Poth))) log2(1+ (YNRIS)(YNRIS)*/( Nth+ Poth)))
Or, la fonction log2 étant croissante, on en déduit :
log2(1+ (YNRIS)(YNRIS)*) /( Nth+ Poth)))> log2(1+ YD2DY*D2D/(Nth+ Poth))
Il en résulte que Nc’<Nc.
L’utilisation du dispositif selon l’invention permet donc de diminuer le nombre de canaux à allouer à la communication radio D2D entre UE1 et UE2.
En relation avec la , on présente désormais une mesure de l’amélioration de débit procurée par le dispositif aérien UAD selon l’invention. Il s’agit d’une courbe représentant une fonction de distribution cumulative en ordonnée et un pourcentage d’accroissement du débit en abscisse. Elle concerne le cas d’un dispositif placé à 50 m de hauteur avec une bande passante disponible de 1MHz. La puissance d’émission de l’équipement radio émetteur est de 1W. Cette courbe illustre le fait que l’invention peut permettre de multiplier le débit d’une communication D2D jusqu’à un facteur 3.
L’invention qui vient d’être décrite présente de nombreux avantages. Elle répond notamment à une demande temporaire et locale d’amélioration des communications radio entre équipements radio situés dans une zone géographique. En effet, elle peut être utilisée à l’occasion d’événements divers, par exemple sportifs ou festifs, qui rassemble un public plus nombreux que d’habitude dans la zone géographique considérée. Elle permet en effet d’améliorer les communications D2D entre équipements utilisateurs et donc de répondre à un besoin accru en termes de nombre de communications radios.
En variante, elle peut aussi être utilisée en remplacement d’une ou plusieurs stations de base lorsqu’elles sont momentanément indisponibles suite à une panne par exemple. Dans ce cas, l’un ou l’autre des équipements radio émetteur et récepteur décrit précédemment est une station de base.
Claims (10)
- Dispositif (UAD) destiné à être positionné en hauteur au-dessus d’une zone géographique (ZG) de la surface terrestre, caractérisé en ce qu’il comprend un élément de surface(SE) , orienté vers la surface terrestre et apte à diffuser un signal radio incident (IS) reçu d’un équipement radio émetteur (UE2) vers un équipement radio récepteur (UE2), ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans la zone géographique et respectivement en ligne de vue directe dudit dispositif.
- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément de surface est passif.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément de surface est fait d’un matériau présentant des aspérités dont les dimensions sont de l’ordre d’une longueur d’onde du signal radio émis par l’équipement radio émetteur.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément de surface est plan.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un ballon gonflé par un fluide et en ce que l’élément de surface est fixé sur une partie inférieure du ballon.
- Procédé de communication radio, caractérisé en ce qu’il comprend la diffusion (21) d’un signal radio incident (IS) émis par un équipement radio émetteur (UE1) à destination d’un équipement radio récepteur (UE2), ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur étant situés dans une zone géographique (ZG) de la surface terrestre, par un élément de surface d’un dispositif positionné en hauteur au-dessus de la zone géographique, en ligne de vue directe avec ledit équipement radio émetteur et ledit équipement radio récepteur.
- Système (S) de communication radio comprenant un équipement radio émetteur (UE1) et un équipement radio récepteur (UE2), caractérisé en ce qu’il comprend en outre un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
- Système de communication radio selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (UAD) est positionné de sorte que l’élément de surface est parallèle au sol de la zone géographique (ZG) et équidistant de l’équipement radio émetteur et de l’équipement radio récepteur.
- Système de communication radio, selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que l’équipement radio émetteur et l’équipement radio récepteur sont des équipements terminaux respectivement configurés pour communiquer directement entre eux.
- Système de communication radio selon l’une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l’équipement radio émetteur, respectivement l’équipement radio récepteur, est un équipement d’accès radio (BS) d’un réseau de communication et l’équipement radio récepteur, respectivement l’équipement radio émetteur, est un équipement terminal configuré pour se connecter audit équipement d’accès radio.
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- 2022-11-04 FR FR2211511A patent/FR3141832A1/fr active Pending
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