WO2007000558A1 - Procede pour garantir un debit moyen en acces hsdpa dans un reseau cdma - Google Patents

Procede pour garantir un debit moyen en acces hsdpa dans un reseau cdma Download PDF

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WO2007000558A1
WO2007000558A1 PCT/FR2006/050642 FR2006050642W WO2007000558A1 WO 2007000558 A1 WO2007000558 A1 WO 2007000558A1 FR 2006050642 W FR2006050642 W FR 2006050642W WO 2007000558 A1 WO2007000558 A1 WO 2007000558A1
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WO
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mobile
time intervals
reference period
average
transport channel
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/050642
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Marc Kelif
Original Assignee
France Telecom
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H04W72/542—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using measured or perceived quality
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access

Definitions

  • the present invention relates to the allocation of radio resources with high data rates in downlink paths to mobiles in a digital cellular radio network.
  • the invention is directed to mobile access to interactive services at speeds of several Mbit / s in a HSDPA downlink shared transport channel (High Speed
  • the telecommunication network operators seek to maximize the number of users that can be served by a CDMA network, in particular by a HSDPA downlink shared transport channel, for a given quality of service, this quality being variable according to the users.
  • the high speed downlink packet access (HSDPA) shared transport channel has been developed in order to adapt more dynamically the radio resource to the nature of the block bit traffic, also called frames or packets, each included in a time interval typically duration of 2 ms, instead of the usual 10 ms.
  • the shared transport channel offers a higher variable transmission rate than the WCDMA broadband network
  • Dynamic adaptation of the radio resource uses AMC adaptive coding and modulation
  • Adaptive Modulation and Coding by tracking the very fast variations of the radio signal received by a mobile due to fast fading ("fast fading" in English), and by not transmitting data via the shared transport channel to a mobile only when the conditions of the radio propagation channel are the most favorable and therefore correspond to peaks of the signal to interference ratio.
  • the known methods for allocating rates to mobiles do not take into account the real quality requirements of the QoS service requested by mobile users and network operators.
  • Some methods of allocating rates are constructed on an equitable sharing of radio resources between the mobiles present in the cell covered by the base station (also called node B) transmitting the downlink shared transport channel. This equitable sharing is relative to the bit rate which means that each mobile is assigned the same number of time slots, or relative to the duration which means that each mobile is assigned the same rate.
  • radio resources are allocated to the mobile having the best instantaneous downlink quality, and thus the cell rate is maximized.
  • the objective of the invention is to guarantee a quality of service to mobiles according to their real needs and to optimize the use of the bandwidth associated with the shared transport channel so that the operator of the cellular network uses the necessary bandwidth and sufficient to achieve the requested quality of service.
  • a method for guaranteeing a mobile requested average rate for a downlink shared transport connection in a cell covered by a given base station in a CDMA type cellular radio network, the transport channel being shared in time slots each allocated to at least one mobile comprises the following steps: determination of an interference parameter representative of the location of the mobile and of the powers received by the mobile, estimation of a range of interference signal ratio values as a function of the interference parameter in order to associate therewith an allowable instantaneous flow rate variation range in a time interval, determining a number of time slots with selected instantaneous rates in the instantaneous rate variation range during a reference period so that the average of the instantaneous rates selected over the reference period is substantially equal to the average requested rate, and assigning the number of time intervals determined to the mobile to admit it with the average rate requested if a number of occupied time slots in the transport channel during the reference period increased by said determined number is less than or equal to a number of allowable time intervals during the reference period.
  • the quality of service guaranteed by the method of the invention consists in allocating to the mobile instantaneous rates, for example an acceptable maximum instantaneous rate in the range of instantaneous flow variation associated with the determined interference parameter, in intervals of available time in a determined number during a reference period to offer the average rate requested by the mobile and subscribed by the user of the mobile for a specific service.
  • the method according to the invention is applicable to real-time (TR) and non-real-time (NTR) services. It is also suitable for choosing mobile admission control strategies in a cell and allocating resources favoring flow rates, admission rates or a compromise between the two, depending on the requirements of the operator of the mobile phone. network.
  • the method of the invention takes into account the real needs of the operator and the user. It presents a quality of service in adequacy with the one requested by the user. The user is satisfied because he gets the requested quality. The operator is satisfied since it optimizes the use of bandwidth and tends to offer a better quality than that requested.
  • the average flow guarantee method respects: a load criterion for the admission of a mobile into the network: the load of each base station of the network, in this case that of the given base station in which the mobile between, depends on the instantaneous interference and the maximum power of the base station and does not exceed the maximum allowable load, and a occupation criterion based on a predetermined number of time intervals permissible during the period of reference.
  • the method of guaranteeing average throughput according to the invention also complies with a standard power uniformity criterion for the admission of a mobile into the network: the power demanded at each of the base stations, including the given base station in which the mobile enters, does not exceed a maximum allowable power, all stations being considered as emitting with the same maximum total emission power.
  • the method of the invention evaluates the charge in each cell of the cellular radio network by determining the interference parameter, either as a function of distances between the mobile and the given base station and between the mobile and base stations. neighbors derived from a location of the mobile in the cell covered by the given base station, or based on a measure of the total power received by the mobile and from the given base station and the total power received by the mobile from the network.
  • the interference parameter is estimated with great accuracy before the mobile is admitted into the cell. Indeed, interference parameter value matches are respectively previously defined and stored at pairs of signal-to-interference ratio range limits and instantaneous flow rate range pairs, and signal-to-interference ratio associations to instantaneous flows.
  • the invention also relates to a system for providing a mobile-requested average rate for a downlink shared transport connection in a cell covered by a given base station in a CDMA-type cellular radio network, the transport channel being shared in time slots each assigned to at least one mobile.
  • the system is characterized in that it comprises: means for determining an interference parameter representative of the location of the mobile and powers received by the mobile, means for estimating a range of values of signal-to-interference ratios, interference parameter function for associating an allowable instantaneous flow rate variation range within a time interval; means for determining a number of time intervals with selected instantaneous rates in the instantaneous flow rate variation range during a reference period so that the average of the instantaneous flows selected over the reference period is substantially equal to the average rate requested, and a means for assigning a number of time slots determined to the mobile to admit it with the average rate asked whether a number of occupied time slots in the transport channel during the reference period increased by that number is less than or equal to a number of allowable time intervals during the reference period.
  • the preceding means are distributed in the Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) radio access network of the CDMA cellular network, and preferably are at least partially included in a controller of the RNC ("Radio Network Controller") cellular network.
  • UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
  • RNC Radio Network Controller
  • FIG. 1 schematically shows a cellular radio network with a radio network controller according to the invention
  • FIG. 2 is a graph showing signal to interference ratio variations as a function of an interference parameter according to the method of the invention.
  • FIG. 3 is an algorithm of the flow guarantee method according to the invention.
  • a CDMA-type digital cellular RE radio network comprises J base stations BS 1 to BS 1, also called nodes B.
  • a mobile m is located under the coverage of a given base station BS b network, with the index b such that 1 ⁇ b ⁇ J.
  • the base stations BSi to BSj are considered as being close to the given base station BS b , that is to say as being able to disturb the receiving the mobile m when in communication with the given base station BS b -
  • the mobile m communicates with the base station BS b via a downlink HSPDA transport channel including in particular a HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel) dynamically shared with other mobiles located in the cell C b covered by base station BS b -
  • the HSPDA transport channel also includes other transport channels that are common to mobiles sharing the HS-DSCH channel.
  • the transport channel HSPDA is divided into time intervals TTI (Transmission Time Interval) of constant duration T ⁇ i typically 2 ms, some of which are assigned a priori irregularly mobile m. According to a first embodiment, each time slot is assigned to only one mobile at a time.
  • TTI Transmission Time Interval
  • the signal-to-interference ratio (SIR) ratio at reception i.e. the ratio of the received power in the channel by the mobile receiver to the interference power received by the receiver of the receiver. mobile is given by the relation:
  • Pr, m es t the total power received by the mobile m Iown is the interference power intrastation received by the mobile m and due to the common channels transmitted by the station BS b since a time slot is assigned to only one mobile at a time; lot h er is the interstation interference power received by the mobile m and due to the base stations BSi to BSj other than the given base station BS) 3 ;
  • OC is an orthogonality factor between 1 and 0;
  • CX is equal to 1 if there is no orthogonality between the down channel codes from the same base station BS b , and equal to 0 if their orthogonality is perfect;
  • Noise is the thermal noise power of a mobile receiver.
  • the powers P r , m , Iown and lot h er depend on attenuation coefficients g i, m to gj, m-
  • Each attenuation coefficient g j , m is representative of the attenuation between 0 and 1, equal to the ratio of the power received by the mobile receiver m to the power transmitted in the downlink shared channel.
  • the respective base station BSj towards the mobile m the index j being such that 1 ⁇ j ⁇ J.
  • the attenuation coefficient gj, m depends on the product of the attenuation r ⁇ m according to the distance r j , m of the base station BS j to the mobile m, where ⁇ is a propagation coefficient typically between about -3 and -4 approximately, a fast fading of the power transmitted by the base station BS j and represented by a fast fading factor ⁇ j lower to 1, and a shadowing effect of the power transmitted by the base station BS j and represented by a mask effect factor 10 which depends on a normal variable ⁇ j and which is a random variable log-normal whose standard deviation is typically of the order of 6 dB at 12 dB.
  • Pr, m K (P b - Pcc) C 10 ⁇ / 10 ⁇ b
  • P b is the total power of the base station BS b
  • Pcc is the transmission power of the common transport channels associated with the HS-DSCH transport channel on the downstream path from the base station BS b
  • Kr] J 11n represents the loss of power due to the propagation and function of the distance between the given base station BS b and the mobile m.
  • the orthogonality factor ⁇ is not negligible because of the Orthogonality and thus the alignment of the codes in the downlink channels due to the multipath in the downlink.
  • the thermal noise power of the mobile receiver is small compared to the received power P r, P m I e ar movable, which is expressed by:
  • the interference power I o ther e t P onsequently fast fading due to the emissions of the other base stations BS j with j ⁇ b intervene in a predominant way in the SIR signal to interference ratio received by the mobile which limits the capacity of the network.
  • Fast fading is a complex phenomenon that the invention analyzes with an approach in terms of probability.
  • an interference parameter f m is defined as the ratio of the interference power Iother received by the mobile m from the other stations on the power received from the respective base station BS] 3 assuming that fast fades from base stations are of the same order of magnitude, as are mask effect factors to a lesser extent:
  • the interference parameter is thus representative of the location of the mobile and powers received by the mobile.
  • the interference signal ratio SIR received according to relation (3) has a probability of about 90% to be between a maximum ratio SIR max and a minimum ratio SIR m i n .
  • a controller linked to the given base station BS b which may be partially incorporated into it, estimates according to the parameter interference f m the SIR signal to interference ratio received that the mobile will admit and therefore the instantaneous rate that may require.
  • the control means is able to admit or refuse the "input" of the mobile in the cell C b so that the mobile communicates with the base station BS b via the shared channel HS-DSCH if at least one the average bandwidth required by the mobile is reached as a guarantee of quality of service, or to refuse the entrance of the mobile if the network is unable to offer the required quality of service and therefore if the network offers a rate lower than the average rate required following a SIR interference signal received by the mobile too weak.
  • the service is of the real-time type, such as a multimedia service called "streaming" providing a continuous stream of content to listen and / or view, the controller further ensures to provide a substantially regular flow over a predetermined period.
  • the average rate guarantee method according to the invention is preferably implemented in a radio network controller RNC of the fixed system of the cellular network RE.
  • the RNC controller controls the radio load so as to distribute radio resources to one or more base stations (nodes B), in this particular case the given base station BS b , as shown in Figure 1, and the admission of mobile in the cells of the base stations that the RNC controller manages.
  • the method of the invention is implemented in the given base station BS b constituting a node B according to the UTRAN universal terrestrial radio access network terminology.
  • Node B is responsible in particular for the transmission and the radio reception between the RE network and mobiles located in the cell C b covered by the node B.
  • the invention uses functions of the node B, such as rate adaptations and mutual controls of the transmission powers of the node. and mobiles.
  • the method of the invention is implemented partly in the given base station BS b (node B) and partly in the RNC controller.
  • the average rate guarantee method is assumed to be essentially executed in the RNC controller through the given base station BS b -
  • the RNC controller comprises in connection with the a location module LOC, a DPI interference parameter determination module, an EQS quality of service estimator, an EOC occupancy estimator and SAIT time slot assignment server.
  • the location module LOC locates the mobiles in the cells monitored by the RNC controller. For example, a mobile m in cell C b is located by measuring the round trip time of a predetermined signal between each of three neighboring base stations, including station BS b covering cell C b - Location module LOC estimates the geographical coordinates of the mobile by triangulation on the three base stations.
  • the DPI interference parameter determining module has prerecorded a program according to formula (4) to determine an interference parameter f m as a function of distances or measured power, representing the overload of the mobile m entering the cell C b of the base station BS b , while respecting the criterion of load of the base station.
  • the quality of service estimator EQS has prestored a graph G (SIR (f m )) similar to that of FIG. 2 in the form of a table that maps discrete values of interference parameter f m respectively to pairs of limits (SIR m i n , SIR ma ⁇ ) of signal to interference ratios and couples (Dinst m i n , Dinst ma ⁇ ) of instantaneous flow rate limits.
  • the estimator has also prestored a table of associations respectively between SIR interference signal ratios and Dinst instantaneous rates.
  • the EOC occupancy estimator decides to admit or refuse a mobile to be connected through a HS-DSCH downlink shared transport channel according to an average rate requested by the mobile.
  • the time interval assignment server SAIT periodically allocates available time slots in the downlink shared transport channel HS-DSCH of cell C b to mobiles having required permissible average service rates.
  • the average flow guarantee method according to the invention comprises steps E1 to E9.
  • the average requested bit rate D m ⁇ y is read in a memory of the controller RNC addressed by the service identifier IS.
  • step E1 the location module LOC in the RNC controller locates the mobile m that wishes to be admitted in the cell C b and provides the geographical coordinates of the position of the mobile m.
  • the LOC module deduces from the geographical coordinates of the mobile m the distance r b , m between the mobile and the given base station BS b and the distances ri, m to rj, m between the mobile and the neighboring stations BSi to BSj.
  • step E2 the module DPI determines the interference parameter f m as a function of the distances ri, m to rj, m according to formula (4).
  • step EIa the mobile measures the total power Pr, m received by the mobile and originating from the mobile station. given base BS b as well as the total power ⁇ other + Pr, m received by the mobile and coming from the whole network, and transmits these measured powers to the controller RNC via the base station BS b - Then in step E2a , the DPI module determines the interference parameter f m according to the ratio of measured powers Iother / Pr, n
  • step E3 succeeding step E2 or E2a, the quality of service estimator EQS estimates, according to the prestored graph G (SIR (f m )) a range of
  • the estimator EQS determines an instantaneous speed variation range (Dinst m i n ⁇ Dinst max) permissible in a time interval TTI.
  • step E4 according to the instantaneous flow rate range (Dinst m j_ n, Dinst max) provided by the EQS module, the EOC occupancy estimator estimates a range (n m i n, n max) of number of TTI time intervals that are necessary for the mobile to transmit data in the downlink shared transport channel HS-DSCH with the requested average rate D mO y during the reference period T ref , while respecting the occupancy criterion .
  • the occupancy estimator EOC maximizes the instantaneous rate for all the time slots that can be allocated to the mobile m by selecting the maximum instantaneous rate Dinst max of the range previously determined so that the data transmission for the mobile m occupies only a minimum number of available time slots n m i n during the reference period Tre ff, while keeping on average over the reference period the average requested bit rate D m ⁇ y.
  • instantaneous rates Dinst ⁇ belonging to the determined range (Dinst m i n , Dinst max ) can be selected by the estimator EOC so that they are a priori different in the available time slots TTI allocated to the mobile m and selected according to criteria for example to minimize intersymbol interference between the data in intervals of successive times attributed to separate mobiles, namely:
  • the estimator EOC estimates the total occupancy OCT m of the shared downlink transport channel HS-DSCH:
  • OCT m n + OCT, where OCT is the number of TTI time slots already occupied by data in the transport channel during the reference period for other mobiles before the connection request, each time slot being shared simultaneously by code sequences assigned to several mobiles.
  • the occupancy estimator EOC compares the estimated total occupancy OCT m to the allowable occupancy of the shared transport channel represented by the number of time slots K during the reference period T ref in step E5. According to a first embodiment, if the estimated occupation OCT m is less than or equal to the allowable occupancy K in the step E5, then the occupancy estimator EOC controls in real time at the step E6 in the server of time slot assignment
  • the server SAIT then manages the radio resource with the accepted mobile m in a manner known first by occupying n time slots allocated during a reference period T ref in the shared downlink transport channel HS-DSCH in the radio downlink from the base station given BS b to the mobile m.
  • the flow in the n allocated time slots is on average for each reference period equal to the average demanded rate D m ⁇ y.
  • step E6 the process returns to step E1 or E1 in order to permanently adapt the number n of time slots TTI allocated to the mobile to the position of the mobile in cell Cb and therefore to the signal to interference in receiving the mobile during the communication of the requested service.
  • the steps of the method and therefore the determination of the number n of time intervals TTI are performed periodically for each mobile, at a period of execution less than the reference period, for example every tenth of the reference period.
  • the occupancy estimator EOC checks in memory whether the operator of the network RE accepts a margin of error ME ⁇ ref or jitter on the reference period T ref in step E7. If no margin of error is acceptable, the connection or continuation of the connection of the mobile m to the network RE via the shared downlink transport channel HS-DSCH is refused by the occupancy estimator EOC at step E8 and this refusal is signaled to the mobile by the time slot allocation server SAIT.
  • the occupancy estimator EOC increases the reference period T ref by a value at most equal to the error margin ME ⁇ ref , for example by multiplying the reference period by a factor a ref such that (a ref T ref) ⁇ ME ⁇ ref in step E9.
  • a ref is equal to 2.
  • the parameters T ref , ref , M ref are typically initialized by the operator.
  • the method then returns to step E4 so that the occupancy estimator EOC determines another number n of time intervals TTI but which are likely to be available during the new reference period T re f ⁇ (a re f T ref) - determining the number n respects the instantaneous flow rate range (Dinst m i n, Dinst max) determined by the EQS module at the step E3 for each available time slot to be allocated to the mobile during the m new reference period so that the average requested bit rate D m ⁇ requested by the mobile can be guaranteed on average over the new reference period.
  • the occupancy estimator EOC determines another number n of time intervals TTI but which are likely to be available during the new reference period T re f ⁇ (a re f T ref) - determining the number n respects the instantaneous flow rate range (Dinst m i n, Dinst max) determined by the EQS module at the step E3 for each available time slot to be allocated to the mobile during
  • One or more increases in the reference period can be attempted progressively until the relation OCT + n ⁇ K is verified at a step E6 and thus n time slots are assigned (scheduling) to the mobile m in the cell C b - if the connection with the average rate requested m ⁇ D is denied to the mobile m at a step E8 when the Meire f error margin is reached or Tref> T ref + ME Tre f.
  • the occupancy estimator EOC performs an ElO step indicated in dotted lines in Figure 3.
  • the occupancy estimator EOC simulates a decrease in the occupation due to other mobiles m b and therefore the number time slots occupied by these other mobiles which receive data in times intervals TTI of the downlink shared transport channel HS-DSCH from the base station BS b in the cell Cb in order to free a sufficient number of time slots n and thus admit the mobile m in step E6.
  • the mobile m is refused in step E8.
  • the occupancy estimator EOC first selects mobiles m b whose average rates are the highest and therefore each occupy a large number of intervals of time during the reference period T ref - These mobiles can also be those furthest away from the base station BS b in the cell C b .
  • the occupancy estimator guarantees flows in an optimal and fair manner to the requesting mobile m and the selected mobiles m b during communication having the highest average rates in the shared transport channel in the cell C b? by seeking to maximize the bit rates for these mobiles, for example by maximizing the following function
  • Dinstm b denotes the instantaneous rate of a given mobile m b / including the mobile m
  • ⁇ denotes a variable parameter for selecting a bit allocation strategy, less than 1.
  • the invention has been described above especially for non real-time services.
  • NTR real-time multimedia service
  • the occupancy estimator EOC selects the n available time slots to be allocated to the mobile m so that they are substantially evenly distributed during the reference period T ref in order to guarantee a substantially regular rate over the reference period. acceptable for a streaming connection, which provides a high level of QoS service quality. For example, the mobile that needs 10 TTI over the 1000 TTI reference period could be allocated a TTI every 100 TTI in order to provide a regularity in the arrival of packets.
  • access via the HSDPA downstream channel offers the possibility to the given base station BS b to transmit data to several mobiles at the same time.
  • Several mobiles have assigned rates at the same time during a time interval TTI.
  • the average flow guarantee method according to the invention is generalized in the following manner, as is also shown schematically in step ElO.
  • Mobile kp (m?, M ⁇ , £ ⁇ ... m) of the group G p are assigned at the same time flow rates during respective time intervals TTI of the reference period T ref, so that each mobile of the group receive respective encoded data during said respective time intervals.
  • the average throughput guarantee method described above according to the first and second embodiments is also applicable to each group G p of mobiles which simultaneously require connections via the HSPDA transport channel, in place of the mobile m.
  • a time interval TTI for example relative to the group Gp, during which data are transmitted to k p -l mobile by the given base station BS b , is considered to be "free" when it can admit a new mobile. If Xmax is the maximum allowable load during a time interval TTI by the cell C b , the new mobile is admitted to the step E6 if, in addition to satisfying the relation OCT m + n ⁇ K, the following relation is satisfied:
  • Xf is the charge induced by the mobile mf of the group G p in the time interval TTI.
  • a mobile m e requesting admission to cell C b can not enter when induced X 1n overload in at least one group. If the relationship
  • the occupancy estimator EOC redistributes the
  • the occupancy estimator then obtains in most cases at least one group whose load has decreased, and chooses the group G e with mobile k e having the smallest load, with 1 ⁇ e ⁇ P. If ⁇ X: + X ,,, ⁇ X r then the occupancy estimator admits to assign an instantaneous flow to the mobile m e in the time interval TTI associated with the group G e • In other words, if furthermore, in each of the n time intervals, the mobile induces an allowable overload, the number of determined time slots n is allocated to the mobile. This admission thus made for each of the n time intervals of the reference period that can be attributed to the mobile m e substantially imposes the average requested rate D m ⁇ y during the reference period.
  • the mobile m e connecting to the network RE via the shared transport channel is refused by the EOC occupancy estimator in step E8.
  • the invention described herein relates to a method and system for guaranteeing average throughput in a CDMA cellular network.
  • the steps of the method are determined by the instructions of an average rate guarantee program requested by a mobile m for a downlink shared transport connection in a cell C b covered by a given base station BS b in a cellular radio network RE of the CDMA type.
  • the program is loaded into a medium flow guarantee system whose operation is then controlled by program execution and which for example may be partially or fully included in the RNC of the cellular network RE.
  • the program instructions realize, when the program is loaded and executed in the system of guarantee of average flow in the network, the steps of the method according to the invention.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a USB key, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk (floppy). say) or a hard drive.
  • the information 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.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded to an Internet type network.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in carrying out the method according to the invention.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

Pour garantir un débit moyen et ainsi une qualité de service en attribuant des débits instantanés dans un canal de transport partagé descendant HSPDA demandé par un mobile (m) dans une cellule de réseau CDMA (Cb) r une plage de rapports signal à interférence est estimée en fonction d'un paramètre représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile afin d'y associer une plage de débit instantané admissible dans un intervalle de temps du canal. Un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage pendant une période de référence est déterminé afin que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen. Les intervalles de temps sont attribués au mobile s'il n'induit aucune surcharge du canal pendant la période de référence.

Description

Procédé pour garantir un débit moyen en accès HSDPA dans un réseau CDMA
La présente invention concerne l'attribution de ressources radio avec des débits de données élevés dans des voies descendantes à des mobiles dans un réseau de radiocommunication cellulaire numérique.
Plus particulièrement, l'invention est dirigée vers l'accès de mobiles à des services interactifs à des débits de plusieurs Mbit/s dans un canal de transport partagé descendant HSDPA (High Speed
Downlink Packet Access) pour un réseau cellulaire à répartition par codes CDMA (Coded Division Multiple
Access) au moins de la troisième génération du type UMTS (Universal Mobile Télécommunications System) .
Les opérateurs de réseaux de télécommunications cherchent à maximiser le nombre d'utilisateurs pouvant être servis par un réseau CDMA, en particulier par un canal de transport partagé descendant HSDPA, pour une qualité de service donnée, cette qualité pouvant être variable selon les usagers .
Le canal de transport partagé descendant HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) a été développé afin d'adapter plus dynamiquement la ressource radio à la nature du trafic par blocs de bits, dits également trames ou paquets, compris chacun dans un intervalle de temps typiquement de durée de 2 ms, au lieu des 10 ms classiques. Ainsi le canal de transport partagé offre un débit de transmission variable plus élevé que le réseau à large bande WCDMA
("Wide Band Coded Division Multiple Access"), et de la puissance est allouée à un mobile en très peu de temps . L'adaptation dynamique de la ressource radio utilise le codage et la modulation adaptatives AMC
(Adaptive Modulation and Coding) en dépistant des variations très rapides du signal radio reçu par un mobile dû à l'évanouissement rapide ("fast fading", en anglais) , et en ne transmettant des données par le canal de transport partagé vers un mobile que quand les conditions du canal de propagation radio sont les plus favorables et donc correspondent à des crêtes du rapport signal à interférence.
Les procédés connus d'attribution de débits à des mobiles ne tiennent pas compte des besoins réels de qualité du service QoS demandés par les usagers des mobiles et les opérateurs de réseaux. Certains procédés d'attribution de débits sont construits sur un partage équitable des ressources radios entre les mobiles présents dans la cellule couverte par la station de base (dite également nœud B) transmettant le canal de transport partagé descendant. Ce partage équitable est relatif au débit ce qui signifie qu'à chacun des mobiles est attribué le même nombre d'intervalles de temps, ou relatif à la durée ce qui signifie qu'à chacun des mobiles est attribué le même débit. Selon d'autres procédés d'attribution de débits connus, des ressources radio sont attribuées au mobile ayant la meilleure qualité instantanée de lien descendant, et ainsi le débit de la cellule est maximisé. En raison de ce critère d'attribution de débit, les mobiles qui sont proches de la station de base ont une probabilité d'attribution de débit plus élevée que les autres mobiles, et un débit peut ne jamais être attribué à un mobile situé en limite de couverture de la cellule. L'une des grandes difficultés pour tenir compte de la qualité de service QoS en garantissant notamment à un mobile un débit demandé dans un canal partagé HSDPA vient de l'absence de contrôle de puissance rapide. Le rapport signal à interférence SIR reçu par un mobile ne peut pas être connu avec une précision élevée à tout instant et par conséquent le débit instantané à attribuer à ce mobile non plus.
L'objectif de l'invention est de garantir une qualité de service aux mobiles selon leurs besoins réels et d'optimiser l'utilisation de la bande passante associée au canal de transport partagé afin que l'opérateur du réseau cellulaire utilise la bande passante nécessaire et suffisante pour atteindre la qualité de service demandée.
Pour atteindre cet objectif, un procédé pour garantir un débit moyen demandé par un mobile pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule couverte par une station de base donnée dans un réseau de radiocommunication cellulaire du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination d'un paramètre d'interférence représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile, estimation d'une plage de valeurs de rapports signal à interférence en fonction du paramètre d'interférence afin d'y associer une plage de variation de débit instantané admissible dans un intervalle de temps, détermination d'un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage de variation de débit instantané pendant une période de référence de sorte que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen demandé, et attribution du nombre d'intervalles de temps déterminé au mobile pour l'admettre avec le débit moyen demandé si un nombre d'intervalles de temps occupés dans le canal de transport pendant la période de référence augmenté dudit nombre déterminé est inférieur ou égal à une nombre d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence. Brièvement, la qualité de service garantie par le procédé de l'invention consiste à attribuer au mobile des débits instantanés, par exemple un débit instantané maximum acceptable dans la plage de variation de débit instantané associée au paramètre d'interférence déterminé, dans des intervalles de temps disponibles en nombre déterminé pendant une période de référence afin d'offrir le débit moyen demandé par le mobile et souscrit par l'usager du mobile pour un service déterminé. Le procédé selon l'invention est applicable aux services en Temps Réel (TR) et Non en Temps Réel NTR) . Il convient également pour le choix de stratégies de contrôle d'admission de mobile dans une cellule et d'allocation de ressources favorisant les débits, les taux d'admission ou encore un compromis entre les deux, en fonction des exigences de l'opérateur du réseau.
Le procédé de 1 ' invention tient compte des besoins réels de l'opérateur et de l'usager. Il présente une qualité de service en adéquation avec celle demandée par l'usager. L'usager est satisfait puisqu'il obtient la qualité demandée. L'opérateur est satisfait puisqu'il optimise l'utilisation de bande passante et tend à offrir une meilleure qualité que celle demandée.
Le procédé de garantie de débit moyen selon 1 ' invention respecte : un critère de charge pour l'admission d'un mobile dans le réseau : la charge de chaque station de base du réseau, en l'occurrence celle de la station de base donnée dans laquelle le mobile entre, dépend des interférences instantanées et de la puissance maximum de la station de base et ne dépasse pas la charge maximale admissible, et un critère d'occupation fondé sur un nombre prédéterminé d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence.
Le procédé de garantie de débit moyen selon l'invention respecte également un critère d'uniformité de puissance classique pour l'admission d'un mobile dans le réseau : la puissance demandée à chacune des stations de base, y compris la station de base donnée dans laquelle le mobile entre, ne dépasse pas une puissance maximale admissible, toutes les stations étant considérées comme émettant avec la même puissance totale maximale d'émission.
Le procédé de l'invention évalue la charge dans chaque cellule du réseau de radiocommunication cellulaire grâce à la détermination du paramètre d'interférence, soit en fonction de distances entre le mobile et la station de base donnée et entre le mobile et des stations de base voisines déduites d'une localisation du mobile dans la cellule couverte par la station de base donnée, soit en fonction d'une mesure de la puissance totale reçue par le mobile et provenant de la station de base donnée et de la puissance totale reçue par le mobile et provenant du réseau. A la suite de la détermination du paramètre d'interférence, le rapport d'interférence est estimé avec une grande précision avant que le mobile soit admis dans la cellule. En effet préalablement sont définies et mémorisées des correspondances de valeurs de paramètre d'interférence respectivement à des couples de limites de plage de rapport signal à interférence et des couples de limites de plage de débit instantané, et des associations de rapports signal à interférence à des débits instantanés.
L'invention concerne aussi un système pour garantir un débit moyen demandé par un mobile pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule couverte par une station de base donnée dans un réseau de radiocommunication cellulaire du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile. Le système est caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen pour déterminer un paramètre d'interférence représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile, un moyen pour estimer d'une plage de valeurs de rapports signal à interférence en fonction du paramètre d'interférence afin d'y associer une plage de variation de débit instantané admissible dans un intervalle de temps, un moyen pour déterminer un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage de variation de débit instantané pendant une période de référence de sorte que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen demandé, et un moyen pour attribuer un nombre d'intervalles de temps déterminé au mobile pour 1 ' admettre avec le débit moyen demandé si un nombre d'intervalles de temps occupés dans le canal de transport pendant la période de référence augmenté dudit nombre est inférieur ou égal à un nombre d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence.
Les moyens précédents sont répartis dans le réseau d'accès radio UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) du réseau cellulaire CDMA, et de préférence sont au moins partiellement inclus dans un contrôleur du réseau cellulaire RNC ("Radio Network Controller") .
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention, données à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement un réseau de radiocommunication cellulaire avec un contrôleur de réseau radio selon l ' invention ; la figure 2 est un graphe montrant des variations de rapport signal à interférence en fonction d'un paramètre d'interférence selon le procédé de l'invention; et
- la figure 3 est un algorithme du procédé de garantie de débit selon l'invention. En référence à la- figure 1, un réseau de radiocommunication cellulaire numérique RE de type CDMA comprend J stations de base BSi à BSj, dites également noeuds B. Un mobile m est situé sous la couverture d'une station de base donnée BSb du réseau, avec l'indice b tel que 1 < b < J. Dans la suite, les stations de base BSi à BSj sont considérées comme voisines de la station de base donnée BSb, c'est-à-dire comme pouvant perturber la réception du mobile m lorsqu'il est en communication avec la station de base donnée BSb-
On suppose que le mobile m communique avec la station de base BSb par un canal de transport HSPDA sur la voie descendante comportant en particulier un canal HS-DSCH (High-Speed Downlink Shared Channel) partagé dynamiquement avec d'autres mobiles situés dans la cellule Cb couverte par la station de base BSb- Le canal de transport HSPDA comprend également d'autres canaux de transport qui sont communs aux mobiles partageant le canal HS-DSCH. Le canal de transport HSPDA est divisé en des intervalles de temps TTI (Transmission Time Interval) de durée constante Tττi typiquement de 2 ms dont certains sont attribués a priori de manière irrégulière au mobile m. Selon une première réalisation, chaque intervalle de temps n'est attribué qu'à un mobile à la fois.
Le rapport signal à interférence SIR (Signal-to- Interference Ratio) à la réception, c'est-à-dire le rapport de la puissance reçue dans le canal par le récepteur du mobile sur la puissance d'interférence reçue par le récepteur du mobile est donné par la relation:
Figure imgf000010_0001
Dans la relation (1) :
Pr,m est la puissance totale reçue par le mobile m; Iown est la puissance d'interférence intrastation reçue par le mobile m et due aux canaux communs émis par la station BSb puisqu'un intervalle de temps n'est attribué qu'à un seul mobile à la fois; lother est la puissance d'interférence interstation reçue par le mobile m et due aux stations de base BSi à BSj autres que la station de base donnée BS)3;
OC est un facteur d' orthogonalité compris entre 1 et 0; CX est égal à 1 s'il n'y a aucune orthogonalité entre les codes des canaux descendants depuis la même station de base BSb, et égal à 0 si leur orthogonalité est parfaite; et
Noise est la puissance de bruit thermique du récepteur d'un mobile.
Dans un modèle de propagation avec évanouissement rapide ("fast fading", en anglais) et effet de masque ("shadowing" , en anglais), les puissances Pr, m, Iown et lother dépendent de coefficients d'atténuation gi,m à gj,m- Chaque coefficient d'atténuation gj,m est représentatif de l'atténuation comprise entre 0 et 1, égale au rapport de la puissance reçue par le récepteur du mobile m sur la puissance émise dans le canal partagé descendant de la station de base respective BSj vers le mobile m, l'indice j étant tel que 1 ≤ j ≤ J. Le coefficient d'atténuation gj,m dépend du produit de l'atténuation r^m selon la distance rj,m de la station de base BSj au mobile m, où η est un coefficient de propagation typiquement compris entre - 3 environ et - 4 environ, d'un évanouissement rapide (fast fading) de la puissance émise par la station de base BSj et représenté par un facteur d'évanouissement rapide φj inférieur à 1, et d'un effet de masque (shadowing) de la puissance émise par la station de base BSj et représenté par un facteur d'effet de masque 10 qui dépend d'une variable normale ζj et qui est une variable aléatoire log-normale dont l'écart-type est typiquement de l'ordre de 6 dB à 12 dB .
Les puissances Pr,πw lown et lother dans la relation (1) s'écrivent alors:
Pr,m = K(Pb - Pcc) C 10^/10 φb
Figure imgf000012_0001
j=J lother = ∑ KPj r^ 10f'"° φb .
Dans ces relations, Pb est la puissance totale de la station de base BSb, Pcc est la puissance d'émission des canaux de transport communs associés au canal de transport HS-DSCH sur la voie descendante depuis la station de base BSb, et Kr]J11n représente la perte de puissance due à la propagation et fonction de la distance entre la station de base donnée BSb et le mobile m.
En accord avec l'objectif de l'invention, une bonne qualité de service QoS est obtenue par une bonne transmission entre la station de base donnée BSb et le mobile m, et donc avec un bon rapport signal à interférence SIR en utilisant le maximum de puissance d'émission des stations de base BSi à BSj. On considère alors que toutes les stations émettent avec la même puissance totale maximale d ' émission, soit Pb = Pj avec 1 < j < J .
La puissance Pcc dédiée à l ' émission des canaux de transport communs est une fraction φ de la puissance totale d ' émission de la station de base BSb, soit PCc = Φ Pb -
En exprimant les puissances , la relation ( 1 ) devient alors :
Figure imgf000013_0001
Dans la relation (2), le facteur d' orthogonalité oc n'est pas négligeable à cause du défaut d Orthogonalité et donc d'alignement des codes dans les canaux descendants dus aux trajets multiples dans la voie descendante. En pratique, la puissance de bruit thermique du récepteur du mobile est faible comparativement à la puissance reçue Pr,m Par Ie mobile, ce qui s'exprime par :
Figure imgf000013_0002
La relation (2 ) devient :
)
Figure imgf000013_0003
Dans cette relation, la puissance d'interférence Iother et Par conséquent les évanouissements rapides dus aux émissions des autres stations de base BSj avec j ≠ b interviennent d'une manière prépondérante dans le rapport signal à interférence SIR reçu par le mobile ce qui limite la capacité du réseau. Les évanouissements rapides sont des phénomènes complexes que l'invention analyse par une approche en terme de probabilité .
Pour le mobile m dans le réseau RE, un paramètre d'interférence fm est défini comme le rapport de la puissance d'interférence Iother reçue par le mobile m venant des autres stations sur la puissance reçue provenant de la station de base respective BS]3 en admettant que les évanouissements rapides depuis les stations de bases sont du même ordre de grandeur, tout comme les facteurs d'effet de masque dans une moindre mesure :
Le paramètre d'interférence est ainsi représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile.
Comme montré à la figure 2, pour une valeur donnée du paramètre d'interférence fm qui est déterminée en fonction de la position du mobile m dans le réseau RE qui est définie par les distances r l,m à rj/in entre les stations de base et le mobile m, le rapport signal à interférence SIR reçu selon la relation (3) a une probabilité de 90% environ pour être compris entre un rapport maximum SIRmax et un rapport minimum SIRmin.
Ainsi à partir d'un graphe analogue à celui de la figure 2, un contrôleur lié à la station de base donnée BSb, on incorporé éventuellement partiellement dans celle-ci, estime en fonction du paramètre d'interférence fm le rapport signal à interférence SIR reçu que le mobile pourra admettre et donc le débit instantané que pourra requérir. Par conséquent, le moyen de contrôle est capable d'admettre ou de refuser "l'entrée" du mobile dans la cellule Cb afin que le mobile communique avec la station de base BSb via le canal partagé HS-DSCH si au moins un débit moyen requis par le mobile est atteint comme gage de qualité de service, ou de refuser l'entrée du mobile si le réseau est incapable de lui offrir la qualité de service requise et donc si le réseau lui offre un débit inférieur au débit moyen requis suite à un rapport signal à interférence SIR reçu par le mobile trop faible. Si le service est du type en temps réel, comme par exemple un service multimédia appelé "streaming" offrant un flux continu de contenu à écouter et/ou visualiser, le contrôleur veille en plus à offrir un débit sensiblement régulier sur une durée prédéterminée.
Le procédé de garantie de débit moyen selon l'invention est mis en œuvre de préférence dans un contrôleur de réseau radio RNC (Radio Network Controller) du système fixe du réseau cellulaire RE. Le contrôleur RNC contrôle la charge radio de manière à distribuer des ressources radio à une ou plusieurs stations de base (nœuds B), en l'espèce notamment la station de base donnée BSb, comme montré à la figure 1, et l'admission de mobiles dans les cellules des stations de base que le contrôleur RNC gère.
En variante, le procédé de l'invention est mis en œuvre dans la station de base donnée BSb, constituant un nœud B selon la terminologie de réseau d'accès radio terrestre universel UTRAN. Le nœud B est chargé notamment de la transmission et la réception radio entre le réseau RE et des mobiles situés dans la cellule Cb couverte par le nœud B. En particulier l'invention recourt à des fonctionnalités du nœud B, comme des adaptations de débit et des contrôles mutuels des puissances d'émission du nœud et de mobiles .
Selon une autre variante, le procédé de 1 ' invention est mis en œuvre pour partie dans la station de base donnée BSb (nœud B) et pour partie dans le contrôleur RNC.
Dans la suite de la description, le procédé de garantie de débit moyen est supposé être essentiellement exécuté dans le contrôleur RNC à travers la station de base donnée BSb- Comme montré schématiquement à la figure 1, le contrôleur RNC comprend en relation avec l'invention, un module de localisation LOC, un module de détermination de paramètre d'interférence DPI, un estimateur de qualité de service EQS, un estimateur d'occupation EOC et serveur d'attribution d'intervalle de temps SAIT.
Le module de localisation LOC localise les mobiles dans les cellules surveillées par le contrôleur RNC. Par exemple, un mobile m dans la cellule Cb est localisé en mesurant le temps aller et retour d'un signal prédéterminé entre chacune de trois stations de base voisines, y compris la station BSb couvrant la cellule Cb- Le module de localisation LOC estime les coordonnées géographiques du mobile par triangulation sur les trois stations de base.
Le module de détermination de paramètre d'interférence DPI a préenregistré un programme selon la formule (4) afin de déterminer un paramètre d'interférence fm en fonction de distances ou de puissances mesurées, représentant la surcharge du mobile m entrant dans la cellule Cb de la station de base BSb, tout en respectant le critère de charge de la station de base.
L'estimateur de qualité de service EQS a prémémorisé un graphe G(SIR(fm)) analogue à celui de la figure 2 sous la forme d'une table faisant correspondre des valeurs discrètes de paramètre d'interférence fm respectivement à des couples de limites (SIRmin, SIRmaχ) de plages de rapport signal à interférence et des couples (Dinstmin, Dinstmaχ) de limites de plages de débit instantané. L'estimateur a également prémémorisée une table d'associations respectivement entre des rapports signal à interférence SIR et des débits instantanés Dinst. L'estimateur d'occupation EOC décide d'admettre ou de refuser un mobile à être connecté à travers un canal de transport partagé descendant HS-DSCH en fonction d'un débit moyen demandé par le mobile.
Le serveur d'attribution d'intervalle de temps SAIT attribue périodiquement des intervalles de temps disponibles dans le canal de transport partagé descendant HS-DSCH de la cellule Cb à des mobiles ayant requis des débits de service moyens admissibles .
Comme montré à la figure 3, le procédé de garantie de débit moyen selon l'invention comprend des étapes El à E9.
Initialement à l'étape EO, le mobile m est en veille, est situé sous la couverture de la cellule Cb et décide de transmettre une requête de connexion au contrôleur de réseau radio RNC via une station de base, par exemple la station BSb, contrôlée par le contrôleur RNC. La requête indique qu'une connexion par canal de transport HSPDA est requise et comporte un identificateur de service IS incluant un débit moyen demandé DmOy. Le débit moyen Dmθy est demandé par le mobile pour une période de référence Tref = N x TTTI pendant laquelle est admissible un nombre prédéterminé N d'intervalles de temps TTI qui peut être relativement grand, par exemple égal à 1000. N est typiquement un paramètre déterminé par 1 ' opérateur .
En variante, le débit moyen demandé Dmθy est lu dans une mémoire du contrôleur RNC adressée par l'identificateur de service IS.
A l'étape El, le module de localisation LOC dans le contrôleur RNC localise le mobile m qui souhaite être admis dans la cellule Cb et fournit les coordonnés géographiques de la position du mobile m. Le module LOC déduit des coordonnés géographiques du mobile m la distance rb,m entre le mobile et la station de base donnée BSb et les distances ri,m à rj,m entre le mobile et les stations voisines BSi à BSj.
Puis à l'étape E2, le module DPI détermine le paramètre d'interférence fm en fonction des distances ri,m à rj,m selon la formule (4) .
En variante, la position du mobile m est considérée comme inconnue et le module de localisation LOC est supprimé. Les étapes El et E2 sont alors remplacées par des étapes EIa et E2a, comme montré en traits pointillés à la figure 3. A l'étape EIa, le mobile mesure la puissance totale Pr, m reçue par le mobile et provenant de la station de base donnée BS b ainsi que la puissance totale ^other + Pr,m reçue par le mobile et provenant de l'ensemble du réseau, et transmet ces puissances mesurées au contrôleur RNC via la station de base BSb- Puis à l'étape E2a, le module DPI détermine le paramètre d'interférence fm en fonction du rapport de puissances mesurées Iother/Pr,m-
A l'étape E3 succédant à l'étape E2 ou E2a, l'estimateur de qualité de service EQS estime en fonction du graphe prémémorisé G(SIR(fm)) une plage
(SIRmin, SIRmaχ) de valeurs de rapport signal à interférence représentative d'une qualité de service
QoS pour la valeur du paramètre d'interférence fm fournie par le module DPI et dépendant de la surcharge introduite par le mobile m dans la station de base BSb- En fonction de la plage (SIRmIn, SIRmax) , l'estimateur EQS détermine une plage de variation de débit instantané (Dinstmin^ Dinstmax) admissible dans un intervalle de temps TTI. Puis à l'étape E4, en fonction de la plage de débit instantané (Dinstmj_n, Dinstmax) fournie par le module EQS, l'estimateur d'occupation EOC estime une plage (nmin, nmax) de nombre d'intervalles de temps TTI qui sont nécessaires au mobile pour transmettre des données dans le canal de transport partagé descendant HS-DSCH avec le débit moyen demandé DmOy pendant la période de référence Tref, tout en respectant le critère d'occupation.
De préférence, l'estimateur d'occupation EOC maximise le débit instantané pour tous les intervalles de temps susceptibles d'être attribués au mobile m en sélectionnant le débit instantané maximum Dinstmax de la plage précédemment déterminée afin que la transmission de données pour le mobile m n'occupe qu'un nombre minimum d'intervalles de temps disponibles nmin pendant la période de référence Treff tout en conservant en moyenne sur la période de référence le débit moyen demandé Dmθy.
Cependant les débits instantanés Dinst^ appartenant à la plage déterminée (Dinstmin, Dinstmax) peuvent être sélectionnés par l'estimateur EOC de manière qu'ils soient a priori différents dans les intervalles de temps disponibles TTI attribués au mobile m et choisis selon des critères par exemple pour minimiser des interférences intersymboles entre les données dans des intervalles de temps successifs attribués à des mobiles distincts, soit :
1 ic=κ
Dmoy = — YJDinstk , &- k=\, j≠b
avec Dinstk e (Dinstmin^ Dinstmaχ) , et
Dinstk = 0 pour TTI^ déjà occupé par des données pour un mobile autre que le mobile m.
En désignant par n e (nmin, nmaχ) le nombre déterminé d'intervalles de temps TTI qui seraient nécessaires au mobile m pour recevoir des données avec le débit moyen pendant la période de référence et donc avec des débits Dinst^ ≠ 0, l'estimateur EOC estime l'occupation totale OCTm du canal de transport partagé descendant HS-DSCH :
OCTm = n + OCT, où OCT est le nombre d'intervalles de temps TTI déjà occupés par des données dans le canal de transport pendant la période de référence pour des autres mobiles avant la requête de connexion, chaque intervalle de temps étant partagé simultanément par des séquences de codes attribuées à plusieurs mobiles .
L'estimateur d'occupation EOC compare l'occupation totale estimée OCTm à l'occupation admissible du canal de transport partagé représentée par le nombre d'intervalles de temps K pendant la période de référence Tref, à l'étape E5. Selon une première réalisation, si l'occupation estimée OCTm est inférieure ou égale à l'occupation admissible K à l'étape E5, alors l'estimateur d'occupation EOC commande en temps réel à l'étape E6 dans le serveur d'attribution d'intervalle de temps
SAIT dans le contrôleur RNC, l'attribution
(scheduling) de n intervalles de temps disponibles
TTI qui étaient décomptés pour le mobile m à l'étape
E4. Le serveur SAIT gère ensuite la ressource radio avec le mobile admis m de manière connue d'abord en occupant n intervalles de temps attribués pendant une période de référence Tref dans le canal de transport partagé descendant HS-DSCH dans la voie descendante radio depuis la station de base donnée BSb vers le mobile m. Le débit dans les n intervalles de temps attribués est en moyenne pour chaque période de référence égal au débit moyen demandé Dmθy.
Puis après l'étape E6, le procédé revient à l'étape El ou ElI afin d'adapter en permanence le nombre n d'intervalles de temps TTI attribués au mobile à la position du mobile dans la cellule Cb et donc au rapport signal à interférence en réception du mobile pendant la communication du service demandé.
Les étapes du procédé et donc la détermination du nombre n d'intervalles de temps TTI sont exécutées périodiquement pour chaque mobile, à une période d'exécution inférieure à la période de référence, par exemple tous les dixièmes de la période de référence.
Si l'occupation estimée OCTm est supérieure à l'occupation admissible K à l'étape E5, la période de référence sur laquelle le débit moyen DmOy est offert est saturée. Le mobile m ne peut pas être accepté pour cette période de référence. Par exemple si la période de référence est de 2000 ms et comprend un nombre K = 1000 d'intervalles de temps TTI et si 5 mobiles occupent respectivement 200, 440, 300, 10 et 40 intervalles de temps, soit un nombre d'intervalles de temps occupés OCT = 990, la période de référence est presque saturée et l'admission du mobile est refusée si le nombre déterminé n d'intervalles de temps TTI à attribuer au mobile m est supérieur à K - OCT = 10.
L'estimateur d'occupation EOC vérifie en mémoire si l'opérateur du réseau RE accepte une marge d'erreur MEτref ou gigue sur la période de référence Tref à l'étape E7. Si aucune marge d'erreur n'est acceptable, la connexion ou la poursuite de la connexion du mobile m au réseau RE via le canal de transport partagé descendant HS-DSCH est refusée par l'estimateur d'occupation EOC à l'étape E8 et ce refus est signalé au mobile par le serveur d'allocation d'intervalle de temps SAIT.
Sinon, l'estimateur d'occupation EOC augmente la période de référence Tref d'une valeur au plus égale à la marge d'erreur MEτref, par exemple en multipliant la période de référence par un facteur aref tel que (aref Tref) < MEτref à l'étape E9. Typiquement le facteur aref est égal à 2. Les paramètres Tref, aref, Mref sont typiquement initialisés par l'opérateur.
Le procédé retourne ensuite à l'étape E4 pour que l'estimateur d'occupation EOC détermine un autre nombre n d'intervalles de temps TTI mais qui sont susceptibles d'être disponibles pendant la nouvelle période de référence Tref ≡ (aref Tref) - La détermination du nombre n respecte la plage de débit instantané (Dinstmin, Dinstmax) déterminée par le module EQS à l'étape E3 pour chaque intervalle de temps disponible à attribuer au mobile m pendant la nouvelle période de référence afin que le débit moyen demandé Dmθy demandé par le mobile puisse être garanti en moyenne sur la nouvelle période de référence . Une ou plusieurs augmentations de la période de référence peuvent être tentées progressivement jusqu'à ce que la relation OCT + n < K soit vérifiée à une étape E6 et donc n intervalles de temps soient attribués (scheduling) au mobile m dans la cellule Cb- Sinon la connexion avec le débit moyen demandé Dmθy est refusée au mobile m à une étape E8 lorsque la marge d'erreur MEiref est atteinte, soit Tref > Tref + METref .
Selon une deuxième réalisation illustrée schématiquement en traits pointillés à la figure 3, si l'occupation estimée OCTm est supérieure à l'occupation admissible K à l'étape E5, ou si la connexion du mobile m au réseau est refusée à l'étape E8, alors l'estimateur d'occupation EOC exécute une étape ElO indiquée en traits pointillés à la figure 3. L'estimateur d'occupation EOC simule alors une diminution de l'occupation due à d'autres mobiles mb et donc du nombre d'intervalles de temps occupés par ces autres mobiles qui reçoivent des données dans des intervalles de temps TTI du canal de transport partagé descendant HS-DSCH depuis la station de base BSb dans la cellule Cb afin de libérer des intervalles de temps en nombre suffisant n et ainsi admettre le mobile m à l'étape E6. Dans le cas contraire, le mobile m est refusé à l'étape E8.
Pour la deuxième réalisation, l'estimateur d'occupation EOC sélectionne d'abord des mobiles mb dont les débits moyens sont les plus élevés et donc qui occupent chacun un nombre élevé d'intervalles de temps pendant la période de référence Tref- Ces mobiles peuvent être également ceux qui sont les plus éloignés de la station de base BSb dans la cellule Cb. De préférence l'estimateur d'occupation garantit des débits de manière optimale et équitable au mobile demandeur m et aux mobiles sélectionnés mb en cours de communication ayant les débits moyens les plus élevés dans le canal de transport partagé dans la cellule Cb? en cherchant à maximiser les débits pour ces mobiles, par exemple en maximisant la fonction suivante
Figure imgf000024_0001
dans laquelle :
Dinstmb désigne le débit instantané d'un mobile déterminé mb/ y compris le mobile m, et β désigne un paramètre variable de sélection d'une stratégie d'allocation des débits, inférieur à 1.
Lorsque le paramètre β tend vers 1, l'attribution des débits est proportionnellement équitable, c'est-à-dire le nombre de mobiles admis avec un débit optimum est maximisé.
L'invention a été décrite ci-dessus particulièrement pour des services Non en Temps Réel
(NTR) et donc sans contraintes de délai, accessibles pour des mobiles par des intervalles de temps du canal partagé descendant HSPDA qui a été développé pour tirer profit autant que possible, des meilleures conditions de lien radio, afin de maximiser l'efficacité d'une transmission par voie descendante. Cependant, en variante, un service multimédia en Temps Réel (TR) tel que le streaming qui impose des contraintes de délai, peut être demandé par un mobile m. Dans cette variante, l'estimateur d'occupation EOC sélectionne les n intervalles de temps disponibles à attribuer au mobile m pour qu'ils soient sensiblement régulièrement répartis pendant la période de référence Tref afin de garantir un débit sensiblement régulier sur la période de référence acceptable pour une connexion en streaming, ce qui fournit un niveau élevé de qualité de service QoS. Par exemple, le mobile qui a besoin de 10 TTI sur la période de référence de 1000 TTI pourra se voir attribuer un TTI tous les 100 TTI afin d'offrir une régularité dans l'arrivée des paquets.
Selon une troisième réalisation de l'invention, l'accès par le canal descendant HSDPA offre la possibilité à la station de base donnée BSb de transmettre des données vers plusieurs mobiles en même temps . Plusieurs mobiles ont des débits attribués en même temps pendant un intervalle de temps TTI. Dans ce cas, le procédé de garantie de débit moyen selon l'invention est généralisé de la façon suivante, comme schématisé également à l'étape ElO.
La cellule Cb gère I mobiles mi à mj qui sont répartis en P groupes Gi, ...Gp,...Gp comprenant respectivement ki mobiles
Figure imgf000025_0001
... kp mobiles (mf,mÇ,...mζι) ,... kp mobiles {m(,mζ,...ml) avec 1 < p < P et ki+...kp+...kp=I . Aux kp mobiles (m?,mξ,...m£ι) du groupe Gp sont attribués en même temps des débits pendant des intervalles de temps respectifs TTI de la période de référence Tref afin que chaque mobile du groupe reçoivent des données codées respectives pendant lesdits intervalles de temps respectifs.
Le procédé de garantie de débit moyen décrit ci- dessus selon les première et deuxième réalisations est également applicable à chaque groupe Gp de mobiles qui requièrent simultanément des connexions par le canal de transport HSPDA, à la place du mobile m.
Aux étapes E4 et E5, un intervalle de temps TTI, par exemple relatif au groupe Gp, pendant lequel des données sont transmises vers kp-l mobiles par la station de base donnée BSb, est considéré comme étant "libre" quand il peut admettre un nouveau mobile. Si Xmax est la charge maximale admissible pendant un intervalle de temps TTI par la cellule Cb, le nouveau mobile est admis à l'étape E6 si, outre la satisfaction de la relation OCTm + n < K, la relation suivante est satisfaite :
t=k
∑Xf< Xmax, (5)
/=1
où Xf est la charge induite par le mobile mf du goupe Gp dans l'intervalle de temps TTI.
Un mobile me demandant son admission dans la cellule Cb ne peut pas entrer lorsqu'il induit une surcharge X1n dans au moins un groupe. Si la relation
(5) n'est pas satisfaite dans ledit au moins un groupe, l'estimateur d'occupation EOC redistribue les
I mobiles dans les P groupes de façon telle que la charge soit maximisée pour le plus grand nombre de groupes. L'estimateur d'occupation obtient alors dans la plupart des cas au moins un groupe dont la charge a diminué, et choisit le groupe Ge à ke mobiles ayant la plus petite charge, avec 1 ≤ e < P. Si ∑X: + X,,, < Xr alors l'estimateur d'occupation admet d'attribuer un débit instantané au mobile me dans l'intervalle de temps TTI associé au groupe Ge • En d'autres termes, si en outre dans chacun des n intervalles de temps, le mobile induit une surcharge admissible, le nombre d'intervalles de temps déterminé n est attribué au mobile. Cette admission ainsi effectuée pour chacun des n intervalles de temps de la période de référence qui peuvent être attribués au mobile me impose sensiblement le débit moyen demandé Dmθy pendant la période de référence.
Si la charge est déjà maximale pour chacun des groupe Gi à Gp, la connexion du mobile me au réseau RE via le canal de transport partagé est refusée par l'estimateur d'occupation EOC à l'étape E8.
L'invention décrite ici concerne un procédé et un système de garantie de débit moyen dans un réseau cellulaire CDMA. Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé sont déterminées par les instructions d'un programme de garantie de débit moyen demandé par un mobile m pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule Cb couverte par une station de base donnée BSb dans un réseau de radiocommunication cellulaire RE du type CDMA. Le programme est chargé dans un système de garantie de débit moyen dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme et qui par exemple peut être partiellement ou entièrement inclus dans le contrôleur RNC du réseau cellulaire RE. Les instructions de programme réalisent, lorsque le programme est chargé et exécuté dans le système de garantie de débit moyen dans le réseau, les étapes du procédé selon l'invention.
En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter le procédé selon l'invention.
Le support d'informations 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 une clé USB, ou un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
D'autre part, le support d'informations 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. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type internet .
Alternativement, le support d'informations 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 selon 1 ' invention .

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour garantir un débit moyen demandé par un mobile (m) pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule (Cj3) couverte par une station de base donnée (BSj3) dans un réseau de radiocommunication cellulaire (RE) du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : détermination (E2, E21) d'un paramètre d'interférence représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile, estimation (E3) d'une plage de valeurs de rapports signal à interférence en fonction du paramètre d'interférence afin d'y associer une plage de variation de débit instantané admissible dans un intervalle de temps, détermination (E4) d'un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage de variation de débit instantané pendant une période de référence de sorte que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen demandé, et attribution (E6) du nombre d'intervalles de temps déterminé au mobile pour l'admettre avec le débit moyen demandé si un nombre d'intervalles de temps occupés dans le canal de transport pendant la période de référence augmenté dudit nombre déterminé est inférieur ou égal (E5) à un nombre d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence.
2 - Procédé conforme à la revendication 1, comprenant une localisation (El) du mobile (m) dans la cellule (C]3) afin de déduire des distances (rj,m) entre le mobile et la station de base donnée (BS]3) et entre le mobile et des stations de base voisines (BSj), le paramètre d'interférence étant déterminé en fonction des distances.
3 - Procédé conforme à la revendication 2, selon lequel le paramètre d'interférence est déterminé selon la formule suivante
rbm J=I, j≠b ou r b,m est la distance entre la station de base donnée (BS]3) et le mobile (m), rj,m est la distance entre une station de base (BSj) autre que la station de base donnée et le mobile, η est un coefficient de propagation compris entre - 3 environ et - 4 environ, et J le nombre de stations de base.
4 - Procédé conforme à la revendication 1, comprenant une mesure (EIl) de la puissance totale reçue par le mobile (m) et provenant de la station de base donnée (BS]3) et de la puissance totale reçue par le mobile et provenant du réseau, et le paramètre d'interférence étant déterminé en fonction des puissances mesurées.
5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel les débits instantanés sélectionnés sont le débit instantané maximum de la plage de variation de débit instantané associée au paramètre d'interférence déterminé. 6 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant préalablement une mémorisation de correspondances de valeurs de paramètre d'interférence respectivement à des couples de limites de plage de rapport signal à interférence et des couples de limites de plage de débit instantané, et d'associations de rapports signal à interférence à des débits instantanés.
7 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une étape (E9) d'augmentation de la période de référence si le nombre d'intervalles de temps occupés augmenté dudit nombre d'intervalles de temps déterminé est supérieur (E5) au nombre d'intervalles de temps admissible afin de retourner à l'étape de détermination (E4) pour déterminer un autre nombre d'intervalles de temps.
8 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une étape (ElO) de diminution du nombre d'intervalles de temps occupés par d'autres mobiles qui transmettent des données avec des débits moyens les plus élevés dans des intervalles de temps du canal de transport partagé descendant afin de libérer des intervalles de temps en nombre suffisant, si le nombre d'intervalles de temps occupés du canal de transport augmenté dudit nombre d'intervalles de temps déterminé est supérieur
(E5) au nombre d'intervalles de temps admissible.
9 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications l à 8, selon lequel lesdites étapes sont exécutées à une période d'exécution inférieure à la période de référence. 10 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, selon lequel plusieurs mobiles ont des débits attribués en même temps pendant un intervalle de temps, et le nombre d'intervalles de temps déterminé est attribué au mobile si en outre dans chacun des intervalles de temps, le mobile induit une surcharge admissible.
11 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, selon lequel les intervalles de temps attribués au mobile sont sensiblement régulièrement répartis pendant la période de référence.
12 - Système pour garantir un débit moyen demandé par un mobile (m) pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule (C]3) couverte par une station de base donnée (BS]0) dans un réseau de radiocommunication cellulaire (RE) du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile, caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen (DPI) pour déterminer un paramètre d'interférence représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile, un moyen (EQS) pour estimer d'une plage de valeurs de rapports signal à interférence en fonction du paramètre d'interférence afin d'y associer une plage de variation de débit instantané admissible dans un intervalle de temps, un moyen (EOC) pour déterminer un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage de variation de débit instantané pendant une période de référence de sorte que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen demandé, et un moyen (SAIT) pour attribuer un nombre d'intervalles de temps déterminé au mobile pour l'admettre avec le débit moyen demandé si . un nombre d'intervalles de temps occupés dans le canal de transport pendant la période de référence augmenté dudit nombre est inférieur ou égal à un nombre d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence.
13 - Système conforme à la revendication 12, selon lequel lesdits moyens sont au moins partiellement inclus dans un contrôleur (RNC) du réseau cellulaire (RE) .
14 - Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions de programme adaptées pour garantir un débit moyen demandé par un mobile (m) pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule (C]3) couverte par une station de base donnée (BS]3) dans un réseau de radiocommunication cellulaire (RE) du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile, caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de programme qui, lorsque le programme est chargé et exécuté dans un système d'attribution de débit dans le réseau, réalisent les étapes suivantes : détermination (E2, E21) d'un paramètre d'interférence représentatif de la localisation du mobile et de puissances reçues par le mobile, estimation (E3) d'une plage de valeurs de rapport signal à interférence en fonction du paramètre d'interférence afin d'y associer une plage de variation de débit instantané admissible dans un intervalle de temps, détermination (E4) d'un nombre d'intervalles de temps avec des débits instantanés sélectionnés dans la plage de variation de débit instantané pendant une période de référence de sorte que la moyenne des débits instantanés sélectionnés sur la période de référence soit sensiblement égale au débit moyen demandé, et attribution (E6) du nombre d'intervalles de temps déterminé au mobile pour l'admettre avec le débit moyen demandé si un nombre d'intervalles de temps occupés dans le canal de transport pendant la période de référence augmenté dudit nombre déterminé est inférieur ou égal (E5) à un nombre d'intervalles de temps admissible pendant la période de référence.
15 - Support d'informations comportant des instructions de programme conforme à revendication 14, adaptées pour garantir un débit moyen demandé par un mobile (m) pour une connexion par canal de transport partagé descendant dans une cellule (Cb) couverte par une station de base donnée (BSb) dans un réseau de radiocommunication cellulaire (RE) du type CDMA, le canal de transport étant partagé en des intervalles de temps attribués chacun à au moins un mobile.
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