WO2007071871A2 - Evaluation de facteur d'interference pour planifier un reseau de radiocommunication - Google Patents

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WO2007071871A2
WO2007071871A2 PCT/FR2006/051356 FR2006051356W WO2007071871A2 WO 2007071871 A2 WO2007071871 A2 WO 2007071871A2 FR 2006051356 W FR2006051356 W FR 2006051356W WO 2007071871 A2 WO2007071871 A2 WO 2007071871A2
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Inventor
Jean-Marc Kelif
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France Telecom
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/22—Traffic simulation tools or models
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/18—Network planning tools

Definitions

  • the present invention relates to a method of evaluating an interference factor for planning a digital cellular radio network.
  • the operators of radiocommunication networks seek to maximize the number of user mobile radio terminals, called "mobile", that can be served by a given network and for a given quality, this quality being variable depending on the users.
  • the precise planning of a radio network and the increase in network capacity and coverage area satisfy the requirements of network traffic and network evolution.
  • the planning is to estimate the number of base station sites based on operator imposed coverage and capacity requirements. Radio propagation and the network environment are also factors to consider.
  • a particular technique of network dimensioning is the sectorization which consists in deploying directional antennas for a base station.
  • Planning is fundamental to the construction of a network that requires the use of a number of techniques and in particular: theoretical calculations of capacity and coverage; computer simulation tools that perform complex calculations and take into account a large number of network parameters; and field measurements to refine the models used in the simulation tools, including propagation according to the network environment. It is also essential for an operator to optimize the number of base station sites of the network in order to minimize the cost of the network infrastructure.
  • Theoretical calculations use cellular network models, usually with a hexagonal mesh in which the base stations are located in the center of hexagons ("Wireless Downlink Data Channels: User Performance and CeIl Dimensioning", Thomas Bonald and Alexandre Proutière, MobiCom '03, September 14-19, 2003, San Diego, California, USA).
  • CDMA Coded Division Multiple Access
  • the fundamental quantities limiting the capacity of a network are the power of the server base station and the interference received at each point in the network. each cell of the network. It is therefore important to be able to evaluate these quantities.
  • the analytical calculations are complex because they implement a large number of base stations: the evaluation of the power received at a point in the network depends on the distance of each of the base stations at this point.
  • the analytical approach generally based on hexagonal type network models, leads to numerical calculations and / or extremely complex simulations.
  • the calculations are all the more complex as the area where base stations adjacent to a given base station are considered is large and the number of neighboring base stations is high.
  • the characteristic quantities of the network are calculated using simulators.
  • the invention is based on the determination of a downlink interference factor in a cellular radio network according to the article "Downlink Fluid Model of CDMA Networks" by Kélif et al., VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 2005 VTC 2005-SPRING. 2005 IEEE 61 ST Sweden 30-01 May 2005, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, 30 May 2005.
  • the interference factor depends on the density of the base stations in the cellular network and the cells of the cell. this one is modeled by regular surfaces centered respectively on the base stations.
  • An object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks by proposing an analytic method for assessing interference factor taking into account the sectorization of a cellular radiocommunication network and intended for the planning thereof, and offering in particular reduced calculation times.
  • the method allows the network operator to test different strategies to choose the one that suits him best.
  • the method is also suitable for choosing admission control strategies that favor flow rates, mobile admission rates per cell or a compromise between the two, depending on operator requirements.
  • the number of base stations per cell of the cellular network needed to satisfy a given network capacity, i.e., a mobile density chosen by the operator, is deduced from the interference factor evaluated according to the method of the invention. 'invention.
  • This interference factor evaluation method is used to accurately and quickly evaluate a number of base stations with directional antennas to be added locally or globally in an existing network to meet an increase in traffic.
  • the method also serves to estimate parameters, such as the load and the transmit power in each cell of the network and the receiving power of a mobile.
  • the interference factor evaluation method can be used to test different strategies of sectorization, admission control favoring flow rates, admission rates or a compromise between the two, depending on the requirements of the network operator.
  • the criteria which must be respected for the admission of a mobile into the network are load and power criteria: - the load of each base station, and in particular that of the "given" base station which has established a downlink with the mobile, must not exceed a maximum allowable load, and the requested power to all base stations, and in particular to the "data" base station which has established a downlink with the mobile, must not exceed a maximum permissible power.
  • the method can be used as is in a computer system, or be implanted in a simulator to increase the speed of calculation of the latter.
  • An interference factor evaluation computer system for planning a cellular radio network may be designed for carrying out the interference factor evaluation method according to the invention.
  • the invention also relates to a computer program on a recording medium, having adapted program instructions for carrying out the interference factor evaluation method according to the invention when said program is executed by a processor.
  • the invention also relates to a method of planning a radio communication network using the interference factor evaluation method according to the invention, as well as to a radio communication network obtained by implementing the method of the invention. planning according to the invention.
  • FIG. 1 is a diagram of a cellular radio network model with base stations
  • FIG. 2 is a diagram of a sectored cellular radiocommunication network model according to the invention
  • Fig. 3 is an algorithm of the interference factor evaluation method according to the invention.
  • a sector is an area covered by a directional antenna of a base station, theoretically limited by the sides of an angular sector less than 360 ° at the top of which the base station is substantially located.
  • a cell is either an area covered by an omnidirectional antenna a base station, a set of adjacent or non-adjacent circular sectors respectively covered by directional antennas of co-located base stations which have a common vertex where the co-located base stations are located.
  • a tri-sectorized cell comprises three sectors allocated to three co-located base stations.
  • a sectorization of at least one cell of the network consists in dividing the cell into at least circular sectors when the cell is covered by an omnidirectional antenna and in modifying at least the sectors of the cell when it is already sectorized, in particular to be modified the number of circular sector of the cell.
  • Sectorization increases the performance of the network, such as the maximum number of terminals served in a cell.
  • a local sectorization is a sectorization of a cell of a network
  • a global sectorization is a sectorization of several cells of the network.
  • the invention relates to local and / or global sectorization.
  • a CDMA-type digital CDMA type cellular radio communication network comprises J base stations BSi to BSj, with J a natural integer greater than 1.
  • a mobile m is located under the blanket of a CDMA. base station BS b of the network, with the index b such that 1 ⁇ b ⁇ J.
  • the mobile m is a mobile terminal equipment capable of communicating in the network. It includes a transceiver and control logic.
  • a mobile is a mobile cellular radio terminal.
  • the signal-interference ratio CIR Carrier-to-Interference Ratio
  • Noise is the thermal noise power of a mobile receiver.
  • P b is the total transmit power of the base station BS b r
  • P ⁇ CH , m is the transmission power of the traffic channel for the downlink allocated by the base station BS b to the mobile m; and gj, m is the attenuation between 0 and 1 equal to the ratio of the power received by the receiver of the mobile m on the power transmitted in the downlink traffic channel of the base station BSj to the mobile m, l index j being such that
  • the attenuation cT j , m depends on the attenuation according to the distance, of effects of mask
  • the attenuation occurring in the received power P u , m by the mobile m at the distance u- j , m of the base station BS j is expressed inversely in proportion to a power of this distance and therefore as a function of a negative exponent ⁇ of this distance, instead of the attenuation gj, m-
  • the negative exponent ⁇ is called the attenuation factor and is typically between about -3 and about -4.
  • Relation (3) shows that the signal interference C / I strongly dependent on the power Iot h er interference due to other stations BS j with j ⁇ b, expressed by the second member denominator.
  • the power of h er Iot interference is an important cause of limitation of network capacity.
  • an interference factor f m is defined as the ratio of the interference power Iot h er received by the mobile m from the other stations on the power received from the base station respective BS b :
  • the difficulty and the complexity of the calculations for determining the load of the network come mainly, according to the prior art, from the expression of the factor f m .
  • the mathematical expression of the distances r j , m depends on the positions of the base stations. The larger the number of base stations considered, the more complex the calculation.
  • the interference factor is evaluated by means of an analytical calculation by taking into account the sectorization of at least one cell of the network so as to satisfy the capacity of the cell represented by the maximum number of mobiles in the cell, that is to say the maximum traffic intensity in the cell, as a function of the number of co-located base stations that the cell counts, that is to say according to the number of circular sector of the cell.
  • the interference factor is determined according to different sectorization strategies or assumptions, such as bi-sectoring or tri-sectoring, in order to select the sectorization resulting in the most efficient network.
  • the digital cellular radio network RE comprises the base stations BSi to BSj and I cells C1 to Ci, with I a natural integer greater than 1 and I ⁇ J.
  • Each of the cells Ci to Ci is capable of comprising N base stations among the BSi BSj base stations, with N a natural integer and N ⁇ J.
  • N is less than four.
  • the mobile m is located under the coverage of a given base station BS Sb of a given circular sector S s of a given cell C b of the network RE, with the subscript s such that l ⁇ s ⁇ Q ⁇ N and the index b such that 1 ⁇ b ⁇ I.
  • Q is the sector number of the given cell C b , and may be different from one cell to another in the network.
  • the network RE comprises in particular cells Ci and Ci, each covered by a single omnidirectional base station BSi, BS j , with 1 ⁇ i ⁇ I and 1 ⁇ j ⁇ J, a cell Ci covered by two directional base stations.
  • the directivity of each of the base stations BSi to BSj is represented by a thick arrow.
  • the interference factor evaluation method comprises steps E1 to E6.
  • the method is implemented in a computer or workstation or other computer system.
  • the steps of the interference factor evaluation method are executable for any sectorization assumption, i.e. for any desired sector number. Once the process has been performed according to a sectorisation assumption, the interference factor evaluation method can be executed for other sectorisation hypotheses and thus to plan the sectorization of a cell or a network the most efficient and thus obtain a planned radio network.
  • the base station transmission power P (u, ⁇ ), without neglecting the mask effect, and the attenuation g (u, ⁇ ) at a point (u, ⁇ ) on the surface of the network RE where the mobile is likely to be located are defined as continuous functions.
  • the coordinates of the point are, for example, polar coordinates u and ⁇ originating in the given base station BS S £ ,.
  • the construction of a network model is based on the invention on the replacement of the discrete base station distribution according to the prior art by a PBS base station density which is a continuous function.
  • the calculation of the factor f m is greatly simplified by the continuous base station density function.
  • the base station continuous density PBS (u, ⁇ ) is expressed as a number of base stations of the network per unit area at each point on the network surface.
  • the base station density being variable on the network, it is a priori variable according to the coordinates (u, ⁇ ) of the point.
  • the PBS base station density may be stepwise variable, equal to constants respectively on predetermined areas such as concentric rings centered on the given base station BS Sb , or may be more simply constant over the entire area covered by the network.
  • each cell Ci with 1 ⁇ i ⁇ I, is modeled by a regular coverage area having as its center a respective base station BSj of the network or co-located base stations.
  • the regular surface may be polygonal, but is preferably a circle so as to simplify the calculations.
  • S sectors at S Q are then circular with a predetermined radius R s , as shown in Figure 2.
  • the transmissions of the other base stations disturbing reception in the mobile m are located in a sector of crown [ ⁇ i, ⁇ 2 ] defined in step E4.
  • the crown sector is concentric to the given cell or sector S s .
  • the inner radius of the crown sector is equal to 2R S - r since the distance between two stations is at least 2R C and the cells and circular sectors do not overlap and have their contours at best tangential or adjacent.
  • the outer radius R of the crown sector [ ⁇ i, ⁇ 2 ] is at most equal to the very large radius of the area covered by the RE network.
  • the angle [ ⁇ i, ⁇ 2 ] of the crown sector depends on the orientation and directivity of the mobile antenna m.
  • the interstation power determined is the interstation power between the given base station BS Sb and the base station of one of the other cells. But each of the co-located base stations of another cell interferes with the given base station BS S £ ,. Therefore, the interstation power between the given base station and the base station of the other cell is multiplied by the number of base stations of said other cell q (u, ⁇ ), equal to the circular sector number of said another cell, to take into consideration all the base stations of each of the cells.
  • one of said other cells is covered by a single base station with an omnidirectional antenna, the circular sector number q of that cell being equal to 1.
  • one of said other cells, called bi-sectorized cell is covered by two base stations each with a directional antenna, the sector number q of this cell being equal to 2.
  • the q (u, ⁇ ) PBS ( u r ⁇ ) u of the d ⁇ base stations are the base stations of the network RE other than those covering the given cell C b , without omitting the contribution of the co-located base stations in cells different from that C b of the given base station BS Sb due to sectorization.
  • the interstation power of each base station of the given cell different from the given base station is equal to the power intrastation between the mobile and the given base station BS Sb -
  • G s being the directional antenna gain of said each base station of the given cell towards the mobile m
  • the product u G s being the attenuation at the reception where the mobile m is positioned relative to the transmission since said each base station of the given cell.
  • the interference factor f m of the mobile m located in the given sector S s of the given cell Cb is defined as the ratio of the interference power I o ther received by the mobile m from all the other base stations on the received power from the given base station BS S b:
  • Psb ( u , ⁇ ) denotes the transmission power of the given base station BS S b or one of the base stations of the cell given and G Sb (u, ⁇ ) is the attenuation due to the antenna of the given base station BS S £ ,.
  • the network is homogeneous.
  • the interference factor f m of the mobile m located in the circular sector S s of a given cell C b covered by an antenna of a given base station BS Sb of the given cell is:
  • V ⁇ s ⁇ sb
  • the invention described herein relates to a method of evaluating an interference factor in a radio communication network.
  • the steps of the method of the invention are determined by the instructions of a computer program incorporated in a processor.
  • the program comprises program instructions which, when said program is loaded and executed in the processor whose operation is then controlled by the execution of the program, perform the steps of the method according to the invention.
  • the invention also applies to a computer program, in particular a computer program on or in an information recording medium, adapted to implement the invention.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other form desirable to implement the method according to the invention.
  • the information recording medium may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means or recording medium on which is stored the computer program according to the invention, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a USB key, or a magnetic recording means, for example a floppy disk or a hard disk.
  • 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

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

Abstract

Dans un réseau cellulaire modélisé en cellules régulières centrées sur des stations de base, une puissance d'émission de station de base et une atténuation sont définies comme des fonctions continues de la position d'un point sur le réseau par rapport à une station donnée d'une cellule donnée, une densité continue de station et un secteur de couronne incluant des stations perturbant la réception dans un mobile. Le produit du nombre de secteur par cellule, de la densité de station de base, de la puissance d'émission et de l'atténuation est intégré sur le secteur de couronne en la puissance reçue par le mobile due aux stations de base dans les autres cellules. La puissance reçue par le mobile et due à au moins une station de base de la cellule donnée différente de la station de base donnée est déterminée en fonction du produit de la puissance d'émission de la station de base donnée et de l'atténuation au mobile par rapport à la station de base différente. Les puissances reçues déterminées sont sommées en un facteur d'interférence pour déduire un nombre de stations de base par cellule satisfaisant une capacité de réseau.

Description

Evaluation de facteur d' interférence pour planifier un réseau de radiocommunication
La présente invention concerne un procédé d'évaluation d'un facteur d'interférence destiné à la planification d'un réseau de radiocommunication cellulaire numérique.
Les opérateurs de réseaux de radiocommunication cherchent à maximiser le nombre de terminaux radio mobiles d'usager, dits "mobiles", pouvant être servis par un réseau donné et pour une qualité donnée, cette qualité pouvant être variable selon les usagers . La planification précise d'un réseau de radiocommunication et l'accroissement de la capacité et de la zone de couverture du réseau satisfont des impératifs de trafic dans le réseau et d'évolution du réseau. La planification vise à estimer le nombre de sites de station de base en fonction des exigences de couverture et de capacité imposées par l'opérateur. La propagation radio et l'environnement du réseau sont également des facteurs à considérer. Une technique particulière de dimensionnement du réseau est la sectorisation qui consiste à déployer des antennes directionnelles pour une station de base.
La planification est fondamentale à la construction d'un réseau qui nécessite le recours à un certain nombre de techniques et en particulier : des calculs théoriques de capacité et de couverture ; des outils de simulation informatiques qui effectuent des calculs complexes et qui tiennent compte d'un grand nombre de paramètres du réseau ; et des mesures sur le terrain afin d'affiner les modèles utilisés dans les outils de simulation, notamment la propagation en fonction de l'environnement du réseau. II est par ailleurs essentiel pour un opérateur d'optimiser le nombre de sites de station de base du réseau afin de minimiser le coût de l'infrastructure du réseau.
Les calculs théoriques utilisent des modèles de réseau cellulaire, en général avec un maillage hexagonal dans lequel les stations de base sont situées au centre d'hexagones ("Wireless Downlink Data Channels : User Performance and CeIl Dimensionning", Thomas Bonald et Alexandre Proutière, MobiCom'03, 14-19 Septembre, 2003, San Diego, Californie, USA) . Pour les réseaux de radiocommunication de type à répartition par codes CDMA ("Coded Division Multiple Access" en anglais) , les grandeurs fondamentales limitant la capacité d'un réseau sont la puissance de la station de base serveuse et les interférences reçues en chaque point de chaque cellule du réseau. Il est donc important de pouvoir évaluer ces grandeurs. Les calculs analytiques sont complexes parce qu'ils mettent en œuvre un grand nombre de stations de base : l'évaluation de la puissance reçue en un point du réseau dépend de la distance de chacune des stations de base à ce point. Lorsque le nombre de stations est important, le calcul de la puissance totale reçue en un point, égale à la somme de toutes les puissances reçues des stations du réseau en ce point, nécessite un calcul par ordinateur pour dimensionner le réseau. II est donc nécessaire de compléter les calculs analytiques par des calculs numériques effectués sur ordinateur et/ou développer des outils de simulation.
L'approche analytique, basée en général sur des modèles de réseau de type hexagonal, conduit à des calculs numériques et/ou de simulations extrêmement complexes. Les calculs sont d'autant plus complexes que la surface où sont considérées des stations de base voisines d'une station de base donnée est grande et le nombre de stations de base voisines est élevé. Actuellement, les grandeurs caractéristiques du réseau sont calculées à l'aide de simulateurs.
Du fait des temps de calculs importants, les techniques existantes n'explorent pas tout un ensemble de planifications/densifications possibles de manière instantanée, selon les exigences de l'opérateur de réseau. La comparaison de différentes stratégies pour atteindre des objectifs de capacité donnée nécessite des séries de simulations ou de calculs numériques par ordinateur nécessairement coûteux en temps et en développement.
Par ailleurs, l'invention est fondée sur la détermination d'un facteur d'interférence pour lien descendant dans un réseau de radiocommunication cellulaire selon l'article "Downlink Fluid Model of CDMA Networks" de Kélif et al., VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 2005. VTC 2005-SPRING. 2005 IEEE 61ST Stockholm, Sweden 30-01 Mai 2005, PISCATAWAY, NJ, USA, IEEE, 30 Mai 2005. Selon cet article, le facteur d'interférence dépend de la densité des stations de base dans le réseau cellulaire et les cellules de celui-ci sont modélisées par des surfaces régulières centrées respectivement sur les stations de base.
La sectorisation d'un réseau de radiocommunication cellulaire n'est pas actuellement traitée aujourd'hui par une méthode exclusivement analytique. Seules des simulations longues et complexes sont susceptibles de produire des résultats numériques .
Un objectif de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant un procédé analytique d'évaluation de facteur d'interférence prenant en compte la sectorisation d'un réseau de radiocommunication cellulaire et destiné à la planification de celui-ci, et offrant notamment des temps de calculs réduits. Le procédé permet à l'opérateur du réseau de tester différentes stratégies afin de choisir celle qui lui convient le mieux. Le procédé convient également pour le choix de stratégies de contrôle d'admission favorisant les débits, les taux d'admission de mobiles par cellule ou encore un compromis entre les deux, en fonction d'exigences de l'opérateur.
Pour atteindre cet objectif, un procédé d'évaluation d'un facteur d'interférence dans un réseau de radiocommunication ayant des cellules divisées en secteurs et modélisées par des surfaces régulières centrées sur des stations de base, selon lequel la puissance d'émission pour un lien descendant depuis une station de base donnée vers un mobile situé dans un secteur donné d'une cellule donnée couverte par au moins la station de base donnée est évaluée en fonction d'un rapport de la puissance reçue par le mobile et due aux stations de base dans des cellules autres que celle incluant la station de base donnée sur la puissance reçue provenant de la station de base donnée, une puissance d'émission de station de base et une atténuation sont définies comme des fonctions continues de la position d'un point sur le réseau par rapport à la station de base donnée, et une densité continue de station de base est exprimée en chaque point sur le réseau, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes de : définir un secteur de couronne où sont situées des stations de base perturbant la réception dans le mobile, déterminer une première puissance reçue par le mobile et due aux stations de base dans lesdites autres cellules en intégrant le produit, outre de la densité de station de base, de la puissance d'émission et de l'atténuation sur la surface du secteur de couronne, également du nombre de secteur par cellule, déterminer une seconde puissance reçue par le mobile et due à au moins une station de base de la cellule donnée différente de la station de base donnée en fonction du produit de la puissance d'émission de la station de base donnée et de l'atténuation au mobile par rapport à la station de base différente, et évaluer un facteur d'interférence en sommant lesdites première et seconde puissances reçues déterminées .
Le nombre de stations de base par cellule du réseau cellulaire nécessaires pour satisfaire une capacité de réseau déterminée, c'est-à-dire une densité de mobile choisie par l'opérateur, est déduite du facteur d'interférence évalué selon le procédé selon l'invention. Ce procédé d'évaluation de facteur d'interférence sert à évaluer précisément et rapidement un nombre de stations de base avec des antennes directionnelles à ajouter, localement ou globalement dans un réseau existant, pour répondre à un accroissement de trafic. Le procédé sert également à estimer des paramètres, tels que la charge et la puissance d'émission dans chaque cellule du réseau et la puissance de réception d'un mobile.
Le procédé d'évaluation de facteur d'interférence peut être utilisé pour tester différentes stratégies de sectorisation, de contrôle d'admission favorisant des débits, des taux d'admission ou encore un compromis entre les deux, en fonction d'exigences de l'opérateur du réseau. Les critères qui doivent être respectés pour l'admission d'un mobile dans le réseau sont des critères de charge et de puissance : - la charge de chaque station de base, et en particulier celle de la station de base "donnée" qui a établi un lien descendant avec le mobile, ne doit pas dépasser une charge maximale admissible, et la puissance demandée à l'ensemble des stations de base, et en particulier à la station de base "donnée" qui a établi un lien descendant avec le mobile, ne doit pas dépasser une puissance maximale admissible .
Le procédé peut être utilisé tel quel dans un système informatique, ou être implanté dans un simulateur afin d'accroître la vitesse de calcul de ce dernier. Un système informatique d'évaluation de facteur d'interférence en vue de planifier un réseau de radiocommunication cellulaire, peut être conçu pour la mise en œuvre du procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'invention.
L'invention se rapporte aussi à un programme d'ordinateur sur un support d'enregistrement, comportant des instructions de programme adaptées pour la mise en œuvre du procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté par un processeur.
L'invention se rapporte encore à un procédé de planification d'un réseau de radiocommunication utilisant le procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'invention, ainsi qu'à un réseau de radiocommunication obtenu par la mise en œuvre du procédé de planification selon l'invention.
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 est un schéma d'un modèle de réseau de radiocommunication cellulaire avec des stations de base ; - la figure 2 est un schéma d'un modèle de réseau de radiocommunication cellulaire sectorisé selon l'invention ; et la figure 3 est un algorithme du procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'invention.
Quelques définitions relatives à la sectorisation d'un réseau de radiocommunication cellulaire numérique sont indiquées ci-après . Un secteur est une zone couverte par une antenne directionnelle d'une station de base, théoriquement limitée par les cotés d'un secteur angulaire inférieur à 360° au sommet duquel la station de base est sensiblement située. Une cellule est soit une zone couverte par une antenne omnidirectionnelle d'une station de base, soit un ensemble de secteurs circulaires adjacents ou non adjacents couverts respectivement par des antennes directionnelles de stations de base co-localisées qui ont un sommet commun où sont situées les stations de base co- localisées. Par exemple, une cellule tri-sectorisée comprend trois secteurs attribués à trois stations de base co-localisées.
Une sectorisation d'au moins une cellule du réseau consiste à diviser au moins la cellule en secteurs circulaires lorsque la cellule est couverte par une antenne omnidirectionnelle et à modifier au moins les secteurs de la cellule lorsque celle-ci est déjà sectorisée, notamment à modifier le nombre de secteur circulaire de la cellule. La sectorisation accroît les performances du réseau, telles que le nombre maximum de terminaux desservis dans une cellule .
Une sectorisation locale est une sectorisation d'une cellule d'un réseau, et une sectorisation globale est une sectorisation de plusieurs cellules du réseau. L'invention concerne la sectorisation locale et/ou globale.
En référence à la figure 1, un réseau de radiocommunication cellulaire numérique RE de type à répartition par codes CDMA comprend J stations de base BSi à BSj, avec J un entier naturel supérieur à 1. 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. Le mobile m est un équipement terminal mobile capable de communiquer dans le réseau. Il comprend notamment un émetteur-récepteur et une logique de commande. Par exemple, un mobile est un terminal de radiocommunications cellulaire mobile .
Le rapport signal à interférence CIR ("Carrier- to-Interference Ratio" en anglais), c'est-à-dire le rapport de la puissance reçue dans un canal de trafic par le mobile m sur la puissance d'interférence reçue par le mobile est supérieur ou égal à un rapport signal à interférence γm =(C/I)t,m cible (t="target" en anglais) , soit :
^ > (-) (D a 1OWn + lother + Noise { l Jtrm
Dans la relation (1) :
Pr,m est la puissance reçue par le mobile m ; lown est la puissance d'interférence intrastation reçue par le mobile m et due aux canaux communs et aux canaux du trafic des autres mobiles ayant des liens descendants actifs avec la station BSb ; et 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 BSb r α est un facteur d' orthogonalité compris entre 1 et 0 et 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 ;
Noise est la puissance de bruit thermique du récepteur d'un mobile.
La relation (1) s'écrit en précisant les puissances :
Figure imgf000012_0001
Dans la relation (2) :
Pb est la puissance d'émission totale de la station de base BSb r
PτCH,m est la puissance d'émission du canal de trafic pour le lien descendant alloué par la station de base BSb au mobile m ; et gj,m est 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 du trafic du lien descendant de la station de base BSj vers le mobile m, l'indice j étant tel que
1 ≤ j ≤ J ; l'atténuation ÇTj,m dépend de l'atténuation selon la distance, d'effets de masque
("shadowing" en anglais) , de pertes et gains d'antenne du mobile m et de la station de base BSj, et de pertes additionnelles possibles.
Si l'effet de masque est négligé, l'atténuation intervenant dans la puissance reçue Pu,m par le mobile m à la distance u-j,m de la station de base BSj s'exprime inversement proportionnellement à une puissance de cette distance et donc en fonction d'un exposant négatif η de cette distance, à la place de l'atténuation gj,m- Les puissances dans la relation
(1) s'expriment alors d'une manière similaire à celles dans la relation (2) :
Pr, m = PτCH,m ujf in
lown = (Pb " PτCH,m) ujf in i=J
Iother - = % ^, V--J - jj m J=I j*b
L'exposant négatif η est appelé facteur d'atténuation et est typiquement compris entre - 3 environ et - 4 environ.
La relation (2) s'écrit alors :
Figure imgf000013_0001
La relation (3) montre que le rapport signal à interférence C/I dépend fortement de la puissance d'interférence Iother due aux autres stations BSj avec j ≠ b, exprimée par le deuxième membre du dénominateur. La puissance d'interférence Iother représente une importante cause de limitation de la capacité du réseau.
Pour chaque mobile m dans le réseau CDMA RE, un facteur 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 BSb :
f - ïpther _ 1 3y p.σ . I Δ )
1OWn + pTCH, m?b, m pb?b, m j = l, j ≠b
Le facteur d'interférence fm dépend fortement de la position du mobile. Lorsque le trafic depuis les stations de base est uniforme, il est raisonnable de considérer que toutes les stations ont la même puissance totale d'émission, soit Pb = Pj avec 1 ≤ j ≤ J. Le facteur fm devient :
Figure imgf000014_0001
La difficulté et la complexité des calculs pour déterminer la charge du réseau proviennent principalement, selon la technique antérieure, de l'expression du facteur fm. En effet, l'expression mathématique des distances rj,m dépend des positions des stations de base. Plus le nombre J de stations de base considérées est important, plus le calcul est complexe .
Selon l'invention, le facteur d'interférence est évalué au moyen d'un calcul analytique en prenant en compte la sectorisation d'au moins une cellule du réseau de manière à satisfaire la capacité de la cellule représentée par le nombre maximum de mobiles dans la cellule, c'est-à-dire l'intensité de trafic maximale dans la cellule, en fonction du nombre de stations de base co-localisées que compte la cellule, c'est-à-dire en fonction du nombre de secteur circulaire de la cellule. Le facteur d'interférence est déterminé selon différentes stratégies ou hypothèses de sectorisation, telles que la bi- sectorisation ou la tri-sectorisation, afin de sélectionner la sectorisation aboutissant au réseau le plus performant.
En référence à la figure 2, le réseau de radiocommunication cellulaire numérique RE comprend les J stations de base BSi à BSj et I cellules Ci à Ci, avec I un entier naturel supérieur à 1 et I ≤ J. Chacune des cellules Ci à Ci est susceptible de comprendre N stations de base parmi les J stations de base BSi à BSj, avec N un entier naturel et N ≤ J. Par exemple N est inférieur à quatre.
Le mobile m est situé sous la couverture d'une station de base donnée BSSb d'un secteur circulaire donné Ss d'une cellule donnée Cb du réseau RE, avec l'indice s tel que l ≤ s ≤ Q ≤ N et l'indice b tel que 1 ≤ b ≤ I. Q est le nombre de secteur de la cellule donnée Cb, et peut être différent d'une cellule à une autre dans le réseau. Par exemple, le réseau RE comprend notamment des cellules Ci et Ci couvertes chacune par une unique station de base omnidirectionnelle BSi, BSj, avec 1 ≤ i ≤ I et 1 ≤ j ≤ J, une cellule Ci couverte par deux stations de base directionnelles BSj-i et BSj, et une cellule Cb couverte par trois stations de base directionnelles . La directivité de chacune des stations de base BSi à BSj est représentée par une flèche épaisse.
Comme montré à la figure 3, le procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'invention comprend des étapes El à E6. Le procédé est mis en œuvre dans un ordinateur ou une station travail ou tout autre système informatique. Les étapes du procédé d'évaluation de facteur d'interférence sont exécutables pour n'importe quelle hypothèse de sectorisation, c'est-à-dire pour n'importe quel nombre de secteur souhaité. Une fois le procédé exécuté selon une hypothèse de sectorisation, le procédé d'évaluation de facteur d'interférence peut être exécuté pour d'autres hypothèses de sectorisation et ainsi planifier la sectorisation d'une cellule ou d'un réseau la plus performante et ainsi obtenir un réseau de radiocommunication planifié.
A l'étape préalable El, la puissance d'émission de station de base P(u, θ) , sans négliger l'effet de masque, et l'atténuation g(u, θ) en un point (u, θ) sur la surface du réseau RE où le mobile est susceptible de se trouver sont définies comme des fonctions continues . Les coordonnées du point sont par exemple des coordonnées polaires u et θ ayant pour origine la station de base donnée BSS£,.
La construction d'un modèle de réseau est fondée selon l'invention sur le remplacement de la distribution discrète de stations de base selon la technique antérieure par une densité de station de base PBS qui est une fonction continue. Le calcul du facteur fm est simplifié considérablement par la fonction de densité de station de base continue.
A l'étape préalable El, l'atténuation g(u, θ) ("path loss" en anglais) du mobile m par rapport à une station de base s'exprime d'une part inversement proportionnellement à une puissance de la distance u du mobile m à la station de base, donc en fonction d'un exposant négatif η de cette distance u, et d'autre part, en fonction d'un terme de propagation angulaire G(θ) dépendant du gain d'antenne directionnel des stations de base: g(u, θ) = uη G(θ) . A l'étape E2, la densité continue de station de base PBS (u, θ) est exprimée par un nombre de station de base du réseau par unité de surface en chaque point sur la surface du réseau. La densité de station de base étant variable sur le réseau, elle est a priori variable en fonction des coordonnées (u, θ) du point. Par exemple, la densité de station de base PBS peut être variable par palier, égale à des constantes respectivement sur des zones prédéterminées comme des couronnes concentriques centrées sur la station de base donnée BSSb, ou peut être plus simplement constante sur toute la zone couverte par le réseau.
La puissance reçue par le mobile m dans le secteur donné Ss dépend non seulement de la distance r = rSbΛm entre la station de base donnée BSSb serveuse du secteur donné et le mobile m, mais également d'angles θ caractérisant les positions relatives des stations de base, autres que la station de base donnée BSSb, par rapport au mobile m, et donc dépend de la directivité de l'antenne du mobile m.
Dans le secteur donné Ss couvert par la station de base BSSb, la réception dans le mobile m situé à une distance r de la station de base BSSb est perturbée par les émissions des stations de base des autres cellules et les émissions des stations de base dans le ou les autres secteurs de la cellule donnée Cb- Ainsi, quand le mobile m est positionné à une distance r de la station de base donnée BSSb, il y a notamment PBS (u^ θ) u du dθ stations de base qui contribuent aux puissances d'interférence interstation Iother dans un secteur de couronne d'angle dθ et de largeur du. La puissance élémentaire reçue par le mobile m sous la couverture de ces stations de base est : PBs(U, θ) u du dθ P(u, θ) g(u, θ) .
A l'étape E3, chaque cellule Ci, avec 1 ≤ i ≤ I, est modélisée par une surface de couverture régulière ayant pour centre une station de base respective BSj du réseau ou des stations de base co-localisées . La surface régulière peut être polygonale, mais est de préférence un cercle de manière à relativement simplifier les calculs. Les secteurs Si à SQ sont alors circulaires avec un rayon prédéterminé Rs, comme montré à la figure 2.
Les émissions des autres stations de base perturbant la réception dans le mobile m sont situées dans un secteur de couronne [θi, Θ2] défini à l'étape E4. Le secteur de couronne est concentrique à la cellule donnée ou au secteur donnée Ss. Le rayon intérieur du secteur de couronne est égal à 2RS - r puisque la distance entre deux stations est au moins 2RC et les cellules et secteurs circulaires ne se chevauchent pas et ont leurs contours au mieux tangentiels ou adjacents. Le rayon extérieur R du secteur de couronne [θi, Θ2] est au plus égal au rayon très grand de la surface couverte par le réseau RE. L'angle [θi, Θ2] du secteur de couronne dépend de l'orientation et de la directivité de l'antenne du mobile m.
Dans la modélisation précédente, la puissance interstation déterminée est la puissance interstation entre la station de base donnée BSSb et la station de base de l'une des autres cellules. Mais chacune des stations de base co-localisées d'une autre cellule interfère avec la station de base donnée BSS£,. Par conséquent, la puissance interstation entre la station de base donnée et la station de base de l'autre cellule est multipliée par le nombre de stations de base de ladite autre cellule q(u, θ) , égal au nombre de secteur circulaire de ladite autre cellule, afin de prendre en considération toutes les stations de base de chacune des cellules. Par exemple, l'une desdites autres cellules est couverte par une seule station de base avec une antenne omnidirectionnelle, le nombre de secteur circulaire q de cette cellule étant égal à 1. Dans un autre exemple, l'une desdites autres cellules, appelée cellule bi-sectorisée, est couverte par deux stations de base chacune avec une antenne directionnelle, le nombre de secteur q de cette cellule étant égal à 2.
A l'étape E5, la somme des puissances interstations entre la station de base donnée et les stations de base dans d'autres cellules que la cellule donnée Cb est déterminée en intégrant le produit du nombre de secteur circulaire q(u, θ) par cellule, de la densité continue de station de base co-localisée PBS (u^ θ) ι de la puissance d'émission de station de base P(u, θ) et de l'atténuation g(u, θ) = u G(θ) sur tous les points (u, θ) positionnés sur la surface du secteur de couronne défini ci-dessus [θi, Θ2] :
|PR" s r-r q(u,θ) PBS(U,Θ) P(U,Θ) uη G(θ) u du dθ
Figure imgf000019_0001
Les q(u, θ) PBS (ur θ) u du dθ stations de base sont les stations de base du réseau RE autres que celles couvrant la cellule donnée Cb, sans omettre la contribution des stations de base co-localisées dans des cellules différentes de celle Cb de la station de base donnée BSSb à cause de la sectorisation.
Puisque les stations de base dans la cellule donnée sont co-localisées, la puissance interstation de chaque station de base de la cellule donnée différente de la station de base donnée est égale à la puissance intrastation entre le mobile et la station de base donnée BSSb- Le terme suivant est alors ajouté à l'expression de la puissance interstation Iother '• s=Q
PSb(u, θ) uη ∑ G3 (θ) s=l s*sb PSb(u, θ) étant la puissance d'émission de n'importe quelle station de base co-localisée de la cellule donnée Cb ;
Q étant le nombre total de secteur circulaire de la cellule donnée Cb ; et
Gs étant le gain d'antenne directionnel de ladite chaque station de base de la cellule donnée en direction du mobile m, et le produit u Gs étant l'atténuation à la réception où est positionné le mobile m par rapport à l'émission depuis ladite chaque station de base de la cellule donnée.
Par conséquent, la somme des puissances interstation entre la station de base donnée et toutes les stations de base du réseau est égale à : Iother = f θl [*'* q(u,θ) PBS(U,Θ) P(U,Θ) J θ2 J2Rs-r uη G(θ) s=Q u du dθ + PSb(u, θ) uη ∑GS(Θ). s=l s≠sb
A l'étape E6, le facteur d'interférence fm du mobile m situé dans le secteur donné Ss de la cellule donnée Cb est défini comme le rapport de la puissance d'interférence Iother reçue par le mobile m provenant de toutes les autres stations de base sur la puissance reçue provenant de la station de base donnée BSSb :
s=Q
P1 f"r q(u, θ)pBS(u, θ)P(u, θ)uηG(θ)ududθ +Psb(u, θ)uη ∑GS(Θ)
L s s=l s≠sb Çn<U, θ) =
Psb(u, θ)uηGsb(θ)
Dans la formule précédente, Psb(u, θ) désigne la puissance d'émission de la station de base donnée BSSb ou de l'une des stations de base de la cellule donnée et GSb(u, θ) est l'atténuation due à l'antenne de la station de base donnée BSS£,.
Dans un exemple préféré le réseau est homogène. La densité de station de base PBS (u^ θ) est alors constante dans le réseau RE, ou tout au moins sur le la surface de rayon R, soit PBS (u^ θ)= PBSr et le nombre de secteur circulaire par cellule est identique à q(u, θ) = Q pour toutes les cellules du réseau. La puissance d'émission de station de base est constante et notée P dans les équations suivantes, soit P(u, θ) = P.
Le facteur d'interférence fm du mobile m situé dans le secteur circulaire Ss d'une cellule donnée Cb couvert par une antenne d'une station de base donnée BSSb de la cellule donnée est :
s = Q f 2π f R'r QpBSPuηG(θ)ududθ +Psbuη ∑ GS(Θ)
J Q J ZKS -r
S=I s≠sb fm(u,θ) =
PsbUηGsb(θ)
En posant f (u) =
Figure imgf000021_0001
On obtient s = Q f 2_ Σ G*<Θ) fm (u, θ ) = Q PBS f (u) i Io G(θ)dθ + s;1.. .
2π Gsb(θ) Gsb(θ)
Finalement le facteur d ' interférence fm peut s ' écrire en dépendance d ' une fonction de la coordonnée polaire u : fm (u, θ ) = ae f (u) + be avec : 2π G(θ)dθ 0 aθ =Q PBS et
2π
sv ∑QG s (θ) s=l
V^ = s≠sb
G Sb <θ>
Par exemple, lorsque Q = 3, on peut déduire du facteur d'interférence fm la capacité d'un site de cellule à trois stations de base co-localisées .
L'invention décrite ici concerne un procédé d'évaluation d'un facteur d'interférence dans un réseau de radiocommunication. Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé de l'invention sont déterminées par les instructions d'un programme d'ordinateur incorporé dans un processeur. Le programme comporte des instructions de programme qui, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans le processeur dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme, réalisent 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'enregistrement 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'enregistrement 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 ou support d'enregistrement sur lequel est stocké le programme d'ordinateur selon l'invention, 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 d'évaluation d'un facteur d'interférence dans un réseau de radiocommunication (RE) ayant des cellules (Ci) divisées en secteurs et modélisées (E3) par des surfaces régulières centrées sur des stations de base (BSj), selon lequel la puissance d'émission pour un lien descendant depuis une station de base donnée (BSSb) vers un mobile (m) situé dans un secteur donné (Ss) d'une cellule donnée (Cb) couverte par au moins la station de base donnée est évaluée en fonction d'un rapport de la puissance reçue par le mobile et due aux stations de base dans des cellules autres que celle incluant la station de base donnée sur la puissance reçue provenant de la station de base donnée, une puissance d'émission de station de base et une atténuation sont définies (El) comme des fonctions continues de la position d'un point sur le réseau par rapport à la station de base donnée (BSb) ι et une densité continue de station de base est exprimée (E2) en chaque point sur le réseau, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes de : définir (E4) un secteur de couronne où sont situées des stations de base perturbant la réception dans le mobile (m) , déterminer (E5) une première puissance reçue par le mobile et due aux stations de base dans lesdites autres cellules en intégrant le produit, outre de la densité de station de base, de la puissance d'émission et de l'atténuation sur la surface du secteur de couronne, également du nombre de secteur par cellule, déterminer (E5) une seconde puissance reçue par le mobile et due à au moins une station de base de la cellule donnée différente de la station de base donnée en fonction du produit de la puissance d'émission de la station de base donnée et de l'atténuation au mobile par rapport à la station de base différente, et évaluer (E6) un facteur d'interférence en sommant lesdites première et seconde puissances reçues déterminées .
2 - Procédé conforme à la revendication 1, selon lequel la densité de station de base est constante.
3 - Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, selon lequel le nombre de secteur par cellule est identique pour toutes les cellules.
4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel l'atténuation en un point sur le réseau est fonction d'une puissance de la distance entre le point et la station de base dans la cellule donnée, avec un exposant négatif.
5 - - Programme d'ordinateur comportant des instructions de programme adaptées pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur.
6 - Support d'enregistrement sur lequel est stocké un programme d'ordinateur conforme à la revendication 5.
7 - Procédé de planification d'un réseau de radiocommunication utilisant un procédé d'évaluation de facteur d'interférence selon l'une quelconque des revendications 1 à 4
8 - Réseau de radiocommunication obtenu par la mise en œuvre d'un procédé de planification selon la revendication 7.
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