WO2012052683A1 - Procede, dispositifs et programme d'ordinateur de selection dynamique de bandes de frequences pour la communication montante de terminaux de type ofdma ou sc-fdma controles en puissance - Google Patents

Procede, dispositifs et programme d'ordinateur de selection dynamique de bandes de frequences pour la communication montante de terminaux de type ofdma ou sc-fdma controles en puissance Download PDF

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WO2012052683A1
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WO
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band
power
frequency
sub
mobile terminal
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/052442
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Salah Eddine El Ayoubi
Maria Dolores Garcia Alvarez
Original Assignee
France Telecom
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Publication date
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    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT

Definitions

  • the present invention relates to the communication between a mobile terminal and a base station in a cellular communication architecture and more particularly a method, devices and a computer program for dynamic selection of frequency bands for the upstream communication of terminals of type OFDMA or SC-FDMA power controlled.
  • the technical field considered here is that of the reduction of uplink interferences of 3G LTE type mobile networks (3rd Generation Long Term Evolution acronym in English terminology) or, more generally, mobile networks operating by frequency allocation.
  • 3G LTE type mobile networks 3rd Generation Long Term Evolution acronym in English terminology
  • SC-FDMA acronym for Single-Carrier Frequency-Multiple Access Division in English terminology.
  • a mobile terminal communicates with a base station offering a communication perimeter, called a cell, in a bidirectional mode comprising a downward direction (from the base station to the mobile terminal) and a rising direction (of the mobile terminal to the base station).
  • a base station offering a communication perimeter, called a cell
  • there may be interference at the base stations of two neighboring cells, between upstream communications originating from a first mobile terminal of the first cell and a second terminal.
  • second cell if the frequencies used for these communications are identical or close.
  • Interference reduction is an important upstream area for OFDMA-based networks, such as 3G LTE, and WiMAX. Different interference reduction methods have been developed based on fractional frequency utilization.
  • some solutions propose to divide the frequency band used into several frequency sub-bands, each corresponding to an attenuation group, and to use a power control threshold for each group.
  • this approach uses signal attenuation as a determinant of power, which is not always optimal.
  • interference reduction schemes based on load or interference information from neighboring base stations.
  • such solutions require knowledge, by each mobile, of information relating to neighboring base stations.
  • the choice of the frequency sub-band used by a terminal to communicate with a base station is based on the attenuation of a signal received from neighboring base stations.
  • the invention aims, for a mobile terminal, the selection of a sub-frequency band according to the transmission power of the latter in order to choose, in coordination with its server base station, the most suitable sub-band for limit interference without necessarily changing the transmission power.
  • the subject of the invention is therefore a method of selecting a frequency subband in a frequency-allocating cellular network base station, said frequency sub-band belonging to a plurality of frequency sub-bands. a frequency band that can be used by a mobile terminal to establish an uplink communication with said base station, this method comprising a step of estimating a level of performance achieved by said at least one mobile terminal according to a criterion predetermined, and further comprising the steps of:
  • the method according to the invention thus makes it possible, when implemented in base stations of at least two neighboring cells, to reduce interference, at the base station level, between upstream communications originating from mobile terminals. a cell and mobile terminals of neighboring cells.
  • said performance level according to a predetermined criterion is associated with a predetermined modulation and coding scheme.
  • said performance level according to a predetermined criterion is associated with a modulation and coding scheme corresponding to a maximum transmission power of said at least one mobile terminal.
  • said performance level according to a predetermined criterion is the maximum bit rate accessible to said at least one mobile terminal.
  • the implementation of the invention is advantageously simple since it is conventional, especially in the current user terminals, to estimate the maximum throughput accessible to the terminal given the interference present at the place where it turns out that.
  • the method also advantageously comprises a step of transmitting to said at least one mobile information terminal enabling it to calculate a transmission power in order to optimize it and, consequently, to reduce interference and limit the power consumption of the terminal.
  • said steps of evaluating a transmission power, comparing said estimated transmission power with at least one power interval, selecting a sub-band of frequencies and transmitting an identifier of said selected frequency sub-band is executed periodically or upon detection of a particular event.
  • the method converges to a state optimizing, at least partially, the reduction of interference and the transmission power of the mobile terminals.
  • the method further comprises a step of calculating said at least one power threshold, said at least one power threshold being calculated as a function of the size of said frequency band, of the size of sub. frequency bands of said plurality of frequency subbands and an estimated transmission power of a plurality of mobile terminals in communication with said base station.
  • the selection of the sub-band to be used by a mobile terminal is performed according to the use of the frequency band by mobile terminals communicating with the same base station and their transmission power.
  • the method further comprises, preferably, a step of cutting said frequency band into said plurality of frequency subbands.
  • said frequency band is divided into four frequency sub-bands, a first frequency sub-band being associated with estimated transmission powers greater than a first power threshold, at least one second under -band of frequencies being associated with estimated transmission powers lower than a second power threshold and a third sub-band of frequencies being associated with estimated transmit powers between said first and second power thresholds.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions adapted to the implementation of each of the steps of the method described above when said program is executed on a computer and a base station comprising means adapted to the implementation of each of the steps of the method described above.
  • the subject of the invention is also a cellular network comprising at least two base stations, each of the said at least two base stations comprising means for implementing the method described above, the rules for associating a sub-band of frequencies at a power threshold being such that if a sub-frequency band is selected in one of said at least two base stations for a mobile terminal having an estimated transmit power greater than a high power threshold of said one of said at least two base stations, the same frequency sub-band is selected in the other of said at least two base stations for a mobile terminal having an estimated transmit power lower than a low power threshold of said other one of said at least two base stations.
  • the cellular network comprises a plurality of base stations, each of said base stations defining a cell, according to which the association between at least one frequency subband and an estimated transmission power range is an association. different injective for any pair of adjacent cells in the cellular network.
  • FIG. 1, comprising FIGS. 1a and 1b, diagrammatically represents examples of splitting of a mobile terminal transmission frequency band
  • FIG. 2 diagrammatically illustrates an example of an algorithm implemented in a base station for selecting a sub-band of frequencies according to the estimated transmission power of a mobile terminal;
  • FIG. 3 comprising FIGS. 3a and 3b, represents an example of results expected by an implementation of the invention.
  • FIG. 4 is an example of a hardware architecture adapted to implement certain steps of the invention, in particular the algorithm described with reference to FIG. 2.
  • the object of the invention is to determine a sub-band of frequencies to be used by a mobile terminal to establish upstream communication to a base station in a cellular network operating by frequency allocation, that is to say say, for example, a network of OFDMA or SC-FDMA type, the sub-band being selected according to the estimated transmission power of this mobile terminal.
  • frequency allocation that is to say, for example, a network of OFDMA or SC-FDMA type
  • the sub-band being selected according to the estimated transmission power of this mobile terminal.
  • the base station communicates to each associated terminal, at predetermined times, information concerning the quality of the link between it and the terminal (typically a transmission error rate).
  • the terminal determines the minimum transmission power necessary to achieve, with a target link quality (expressed by an error rate below a predefined maximum threshold), the modulation scheme and coding that the terminal could reach with its maximum transmit power (assuming the interference level is medium); this minimum power generally coincides with the minimum power necessary to allow the terminal to transmit with the maximum possible flow rate given the interference present at the location where it is located.
  • the terminal then transmits to the base station at a power equal to this minimum transmission power.
  • This minimum power calculation is standard and can be done also by the base station. In the remainder of the description, such a power calculated by the base station is called the "estimated power" of the mobile terminal.
  • the frequency band used by the mobile terminals of a cellular network is divided into frequency sub-bands.
  • the subbands are preferably the same for all the cells of the cellular network.
  • FIG. 1 comprising FIGS. 1a and 1b, illustrates examples of splitting a frequency band between the frequencies F min and F max .
  • the size of the frequency band is here N basic elements, called chunks or resource blocks in English terminology.
  • the frequency band is divided into a number P of subbands.
  • a first sub-band is defined by the frequency range [F min ; F,]
  • a second sub-band is defined by the frequency range [F,; F 2 ] and so on up to the frequency range [F P .,; F max ].
  • a frequency band can be divided into four frequency sub-bands where the first sub-band, defined by the frequency range [F 3 ; F max ] has a size equal to ⁇ /, and where the second, third and fourth frequency sub-bands defined by the frequency ranges [F 2 ; F 3 ], [F,; F 2 ] and [F min ; F,], respectively, have a size equal to N 2 , where ⁇ /, is different from N 2 .
  • the selection of a sub-band of frequencies to be used by a mobile terminal is determined according to the estimated transmission power of this mobile terminal.
  • the estimated transmit power of a mobile terminal is compared with power intervals, defined by previously calculated power thresholds, and associated with the frequency subbands that can be used.
  • the power intervals are here defined by calculated power thresholds as well as minimum and maximum values of transmission power, typically zero and the maximum transmission power of the mobile terminal, respectively.
  • These power intervals are advantageously calculated and associated with the frequency subbands dynamically, for each cell of the cellular network (independently).
  • the calculation of the power thresholds and the association of the power intervals corresponding to the frequency sub-bands can be carried out periodically, for example every second or during the detection of a particular event such as the variation of the average traffic associated with the terminals of the cell.
  • the power thresholds are static and determined empirically.
  • these thresholds or power intervals are computed statistically in order to ensure an almost uniform distribution of the frequency sub-bands to the mobile terminals communicating with the base station in question, that is to say to the mobile terminals belonging to the corresponding cell.
  • the association of power intervals with the frequency sub-bands is carried out in such a way that the interferences that can occur between upstream communications of mobile terminals of nearby cells essentially occur between mobile terminals, belonging to a first cell, requiring a strong transmission power and mobile terminals, belonging to a second cell, requiring a low transmission power.
  • the same sub-band is selected, in a first cell, for terminals requiring a high transmission power and, in a second cell, for mobile terminals requiring a low transmission power.
  • Such a selection is made according to predetermined rules of association of transmission power intervals and frequency sub-bands.
  • n power thresholds (6> ,, ⁇ 2 , ..., ⁇ ⁇ where ⁇ 1 ⁇ 2 ... ⁇ ⁇ ) are determined .
  • Some power threshold intervals ([ ⁇ ,; 6>, + ,]) are then injectively assigned to frequency subbands.
  • the injective association between a transmission power interval and a frequency sub-band is different for at least one pair of neighboring cells so that a same selected sub-band in a cell for mobile terminals requiring high transmission power is selected in a neighboring cell for mobile terminals requiring low transmission power.
  • the fourth frequency sub-band illustrated in FIG. 1b can be associated with the terminals of a first cell having a transmission power greater than a threshold ⁇ 2 defined in this first cell; ie having a transmission power belonging to the interval [ ⁇ 2 ; + " ⁇ , while it can be associated with the terminals of a second cell having a transmission power lower than another defined threshold ⁇ in this second cell, i.e. having a transmission power belonging to the interval [0; 0 '[.
  • a rule of association of a sub-frequency band with a power interval is such that, for two neighboring cells, if a sub-frequency band is selected in a base station of one of these cells, for a mobile terminal having an estimated transmission power higher than a high power threshold of this base station, the same frequency sub-band is selected in the base station of the other cell for a mobile terminal having an estimated transmit power lower than a low power threshold of the base station of that other cell.
  • a high power threshold corresponds, for example, to a power greater than the average transmission power of mobile terminals while a low power threshold corresponds, for example, to a power less than the average terminal transmission power. mobile.
  • FIG. 2 schematically illustrates an exemplary algorithm implemented in a base station for selecting a frequency sub-band according to the estimated transmission power of a mobile terminal.
  • a first step is to cut the frequency band used in frequency subbands, that is to say to define the terminals F, of each sub-band.
  • the terminals F are preferably the same for each cell of the cellular network. Therefore, these terminals can be calculated by each base station, similarly, or be predetermined and received from another system.
  • a next step (step 205) is to calculate power thresholds 0 kJ where / ' represents a threshold index and k a cell index.
  • the power thresholds are, according to a particular embodiment, defined statistically.
  • the power thresholds are determined dynamically to obtain a fair traffic distribution between the frequency sub-bands.
  • the proportion of mobile terminals allocated to a sub-band is here equal to the ratio between the size of this sub-band and the size of the frequency band.
  • the size frequency band ⁇ / is divided into four sub-bands, three sub-bands having the same size N 2 and a sub-band having a size equal to N u as illustrated in FIG. b.
  • the cellular network is a network to omnidirectional hexagonal cells. Two power thresholds 6>, and ⁇ 2 (6>, ⁇ 2 ) are determined to identify the mobile terminals having a high transmission power
  • transmission power greater than ⁇ 2 that is to say belonging to the interval [ ⁇ 2 ; + ⁇ [) and mobile terminals having a low transmission power (transmission power less than 6> ,, that is, belonging to the interval [0; 6>, [).
  • Thresholds ⁇ 1 and ⁇ 2 are recalculated periodically. Between two updates of these thresholds, the distribution of the estimated transmission power of the mobile terminals, called P e , is calculated. The thresholds are then updated in such a way that:
  • f () is the distribution function of P e .
  • the thresholds ⁇ of a base station / are, a priori, different from the thresholds ⁇ , of a base station k '.
  • the power intervals defined by these thresholds are then associated with frequency sub-bands according to predetermined rules specific to each cell so that a same sub-frequency band is associated with mobile terminals having a specific frequency. high transmit power in a cell and to mobile terminals having low transmit power in neighboring cells.
  • the four frequency sub-bands illustrated in FIG. 1b can be associated with terminals according to the following rules,
  • the first frequency sub-band ([F 3 ; F ma J) is associated with mobile terminals having an average estimated transmission power, that is to say with terminals having an estimated transmission power P e included between the thresholds é3 ⁇ 4, i and é3 ⁇ 4 j2 ⁇ P e ⁇ ⁇ ⁇ ;
  • the second frequency sub-band ([F 2 ; F 3 ]) is associated with mobile terminals having a high estimated transmission power, that is to say terminals having an estimated transmission power greater than the threshold ⁇ ⁇ 2 ⁇ 2 ⁇ P e ⁇ + ⁇ ); and,
  • the third and fourth frequency sub-bands ([F 1; F 2 ] and [F min ; F 1]) are associated with the mobile terminals having an estimated low transmission power, that is to say at the terminals having an estimated transmission power less than the threshold ⁇ 1 (0 ⁇ P e ⁇ (3 ⁇ 4,)
  • the third and fourth frequency sub-bands are associated in a balanced manner with the mobile terminals having a low transmission power;
  • the first frequency sub-band ([F 3 ; F max ]) is associated with mobile terminals having an average estimated transmission power, that is to say terminals having an estimated transmission power between thresholds and ôk + 1,2 (0k + i, i ⁇ P e ⁇ k + 1,2);
  • the second frequency sub-band ([F 2 ; F 3 ]) is associated with the mobile terminals having an estimated low transmission power, that is to say the terminals having an estimated transmission power lower than the threshold 0 k + 1 (0 ⁇
  • the third frequency sub-band ([F,; F 2 ]) is associated with mobile terminals having a high estimated transmission power, that is to say terminals having an estimated transmission power greater than the threshold 0 k + 2
  • the fourth frequency sub-band ([F min ; F,]) is associated with the mobile terminals having an estimated low transmission power, that is to say the terminals having an estimated transmission power lower than the threshold 0 k + 1 (0 ⁇ P e ⁇ (3 ⁇ 4 + / , / )
  • the second and fourth frequency sub-bands are associated in a balanced manner with the mobile terminals having a low transmission power;
  • the first frequency sub-band ([F 3 ; F ma J) is associated with the mobile terminals having an average estimated transmission power, that is to say the terminals having an estimated transmission power comprised between thresholds
  • the second and third frequency sub-bands ([F 2 ; F 3 ] and [F 1; F 2 ]) are associated with the mobile terminals having an estimated low transmission power, that is to say at the terminals having an estimated transmit power less than the threshold e k + 2 , i (0 ⁇ P e ⁇ e k + 2 , i).
  • the second and third frequency sub-bands are associated in a balanced manner with the mobile terminals having a low transmission power; and,
  • the fourth frequency sub-band ([F min ; F,]) is associated with mobile terminals having a high estimated transmission power, that is to say terminals having an estimated transmission power greater than the threshold e k + 2 , 2
  • the first frequency subband ([F 3 ; F ma J) is similarly used in neighboring cells (frequency sub-band used by the mobile terminals having an average transmit power). Therefore, the size of this frequency subband is preferably greater than that of the other subbands. The latter are used differently in each neighboring cell so that, preferably, a sub-band is associated with mobile terminals having a high transmission power only in a single cell among a set of neighboring cells.
  • a test is then performed to determine whether the power thresholds must be recalculated or not (step 210). This test consists of identifying the end of a predetermined period of time or detecting a particular event. If so, the step of calculating the power thresholds (step 205) is executed.
  • step 215 Another test is performed to determine whether a sub-frequency band should be selected for a mobile terminal (step 215). The response to this test is positive when a mobile terminal tries to establish an upward communication with the base station and negative otherwise. If a frequency sub-band should not be selected for a mobile terminal, the algorithm returns to step 210 to determine whether or not it is necessary to recalculate power thresholds.
  • the transmission power of this mobile terminal is estimated (step 220).
  • the estimated transmission power of the mobile terminal j is here denoted P ej .
  • the estimated transmission power is the smallest transmission power needed to reach the modulation and coding scheme that the terminal would have reached with its maximum power (assuming the interference level is average, that is, that is, according to the previous example, assuming that the frequency subband used is the first subband).
  • a sub-frequency band is selected for use by the mobile terminal in question (step 225).
  • the previously estimated transmission power (P ej ) is compared with the power intervals defined by the previously calculated thresholds 6.
  • a frequency subband (SBj) is then identified according to the result of the comparison and the Association rules between power intervals and frequency subbands.
  • a reference of the selected sub-band (SBj) as well as, preferably, information (Infoj) on the quality of the link (to enable the mobile terminal, as previously described, to calculate the required transmission power) are then transmitted. to the relevant mobile terminal (step 230) and the algorithm loops back to step 210 to recalculate, if necessary, the power thresholds and continue the selection of transmit frequency subbands for the mobile terminals of the cell.
  • the received reference to a frequency subband is used by the mobile terminal in question to establish uplink communication with the base station implementing the algorithm.
  • the resulting transmission power of the mobile terminal reduces the interference in the cellular network as well as the power consumption of the terminal, compared with the prior art.
  • step 210 is not useful and step 205 essentially aims at the association of power thresholds at the frequency subbands.
  • the selection of frequency subbands for the establishment of uplink communication between mobile terminals and base stations according to the estimated transmission power of the mobile terminals according to the invention makes it possible to reduce the interference between communications and therefore, to reduce the transmission power required for each mobile terminal between each frequency subband selection cycle.
  • the network converges to a state optimized in terms of interference and transmission power of the mobile terminals.
  • FIG. 3 represents an example of results expected by an implementation of the invention. These results, given here by way of illustration, were obtained by simulation. However, it should be noted that the actual performance of a system embodying the invention is related to actual conditions and, therefore, may vary from the theoretical results.
  • FIG. 3a represents the average rate of a cell as a function of the arrival rate of mobile terminals in the cell when the invention is implemented (continuous line comprising circles), when a frequency reuse equal to one is implementation (single continuous line), when a frequency reuse equal to three is implemented (continuous line comprising crosses) and when fractional frequency reuse is implemented (continuous line comprising triangles).
  • a frequency reuse equal to one here is a system in which all frequencies are used in an equivalent manner in the cell.
  • a frequency reuse of three allocates one-third of the frequency band to one cell and prohibits it from using the remainder of the available frequencies, so that two neighboring cells use different frequencies.
  • a fractional frequency reuse classifies the mobile terminals according to their position in the cell and limits the transmission powers according to the allocated band.
  • FIG. 3b represents the transmitted power as a function of the distance of the mobile terminals to the base station when the invention is implemented (continuous line comprising circles), when a frequency reuse equal to one is implemented ( single continuous line), when a frequency reuse equal to three is implemented (continuous line including crosses) and when fractional frequency reuse is implemented (solid line including triangles).
  • the invention makes it possible to reduce the power consumed by the mobile terminals and to increase the data rate exchanged.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary hardware architecture of a device 400 adapted to implement certain steps of the invention, in particular the steps described with reference to FIG. 2.
  • the device 400 is, for example, a computer or a computer belonging to a base station. It comprises here a communication bus 405 to which are connected:
  • CPU central processing units or microprocessors 410
  • a read only memory 415 (ROM, acronym for Read Only Memory in English terminology) which may include programs (prog, progl and prog2) necessary for the implementation of the invention;
  • RAM Random Access Memory
  • cache memory 420 comprising registers adapted to record variables and parameters created and modified during the execution of the aforementioned programs
  • a communication interface 450 adapted to transmit and receive data.
  • the device 400 also preferably has a hard disk 435 that can include the aforementioned programs as well as information processed or to be processed according to the invention and a memory card reader 440 adapted to receive a memory card 445 and to read or write processed or processed data according to the invention.
  • the communication bus allows communication and interoperability between the various elements included in the device 400 or connected to it.
  • the representation of the bus is not limiting and, in particular, the central unit is able to communicate instructions to any element of the device 400 directly or through another element of the device 400.
  • the executable code of each program enabling the programmable device to implement the processes according to the invention can be stored, for example, in the hard disk 435 or in the read-only memory 415.
  • the memory card 445 may contain information, in particular information to be processed according to the invention, as well as the executable code of the aforementioned programs which, once read by the device 400, is stored in the hard disk 435.
  • the executable code of the programs and the information to be processed according to the invention may be received, at least partially, via the interface 450, to be stored in a manner identical to that described above.
  • the program (s) and the information to be processed according to the invention may be loaded into one of the storage means of the device 400 before being executed.
  • the central unit 410 will control and direct the execution of the instructions or portions of software code of the program or programs according to the invention, instructions which are stored in the hard disk 435 or in the read-only memory 415 or else in the other elements of aforementioned storage.
  • the program or programs that are stored in a non-volatile memory for example the hard disk 435 or the read only memory 415, are transferred into the random access memory 420 which then contains the executable code of the program or programs according to the invention, as well as registers for storing the variables and parameters necessary for the implementation of the invention.

Abstract

L'invention vise la sélection d'une sous-bande de fréquences dans une station de base pour réseau cellulaire, la sous-bande appartenant à une bande de fréquences susceptibles d'être utilisées par un terminal mobile pour établir une communication montante avec la station de base. Après avoir estimé (220) une puissance d'émission minimale du terminal, la puissance d'émission estimée est comparée à au moins un intervalle de puissance défini par au moins un seuil de puissance préalablement calculé. En réponse à cette comparaison, une sous-bande de fréquences est sélectionnée (225), la sous-bande sélectionnée étant associée, selon une règle prédéterminée, audit au moins un intervalle de puissance. Un identifiant de la sous-bande sélectionnée est alors transmis (230) au terminal qui l'utilise pour établir une communication montante avec la station de base.

Description

Procédé, dispositifs et programme d'ordinateur
de sélection dynamique de bandes de fréquences pour la communication montante de terminaux de type OFDMA ou SC-FDMA contrôlés en puissance
La présente invention concerne la communication entre un terminal mobile et une station de base dans une architecture de communication cellulaire et plus particulièrement un procédé, des dispositifs et un programme d'ordinateur de sélection dynamique de bandes de fréquences pour la communication montante de terminaux de type OFDMA ou SC-FDMA contrôlés en puissance. Le domaine technique considéré ici est celui de la diminution des interférences dans le sens montant des réseaux mobiles de type 3G LTE (sigle de 3rd Génération Long Term Evolution en terminologie anglo-saxonne) ou, plus généralement, des réseaux mobiles fonctionnant par allocation de fréquences tels que les réseaux de type OFDMA (sigle d'Orthogonal Frequency-Division Multiple Access en terminologie anglo-saxonne) ou SC- FDMA (sigle de Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access en terminologie anglo- saxonne).
Selon une architecture courante, un terminal mobile communique avec une station de base offrant un périmètre de communication, appelé cellule, selon un mode bidirectionnel comprenant un sens descendant (de la station de base vers le terminal mobile) et un sens montant (du terminal mobile vers la station de base). Plusieurs stations de base, situées les unes à côtés des autres, forment un réseau cellulaire couvrant une étendue géographique donnée. Il existe, au sein d'une cellule, des mécanismes de réduction d'interférence entre les communications montantes issues de plusieurs terminaux mobiles. Cependant, selon la puissance d'émission des terminaux mobiles, il peut exister des interférences, au niveau des stations de base de deux cellules voisines, entre des communications montantes issues d'un premier terminal mobile de la première cellule et d'un second terminal mobile de la seconde cellule, si les fréquences utilisées pour ces communications sont identiques ou proches.
La diminution des interférences est un domaine d'étude important dans le sens montant des réseaux basés sur l'OFDMA, tels que le 3G LTE, et le WiMAX. Différentes méthodes de diminution des interférences ont été développées, basées sur une utilisation fractionnelle des fréquences.
Ainsi, par exemple, certaines solutions proposent de diviser la bande de fréquences utilisées en plusieurs sous-bandes de fréquences, chacune correspondant à un groupe d'atténuation, et d'utiliser un seuil de contrôle de puissance pour chaque groupe. Cependant, cette approche utilise l'atténuation des signaux comme facteur déterminant de la puissance, ce qui n'est pas toujours optimal.
Alternativement, il existe des schémas de diminution d'interférences basés sur des informations de charge ou d'interférence de stations de base voisines. Cependant, de telles solutions nécessitent une connaissance, par chaque mobile, d'informations relatives à des stations de base voisines. Alternativement encore, le choix de la sous-bande de fréquences utilisée par un terminal pour communiquer avec une station de base est fondé sur l'atténuation d'un signal reçu de la part de stations de base voisines.
Par ailleurs, il a été observé que si la réduction de puissance d'émission de terminaux mobiles peut permettre de réduire des interférences entre les signaux émis, ce n'est pas nécessairement le cas. En outre, l'utilisation d'informations relatives à des cellules voisines, notamment des informations d'interférences ou de charges, nécessite la transmission d'informations entre stations de base, ce qui peut s'avérer complexe.
L'invention vise, pour un terminal mobile, la sélection d'une sous-bande de fréquences selon la puissance d'émission de ce dernier afin de choisir, en coordination avec sa station de base serveuse, la sous-bande la plus adéquate pour limiter les interférences sans nécessairement modifier la puissance d'émission.
L'invention a ainsi pour objet un procédé de sélection d'une sous-bande de fréquences dans une station de base pour réseau cellulaire fonctionnant par allocation de fréquences, ladite sous-bande de fréquences appartenant à une pluralité de sous-bandes de fréquences d'une bande de fréquences susceptibles d'être utilisées par un terminal mobile pour établir une communication montante avec ladite station de base, ce procédé comprenant une étape d'estimation d'un niveau de performance atteint par ledit au moins un terminal mobile selon un critère prédéterminé, et comprenant en outre les étapes suivantes :
- estimation d'une puissance d'émission minimale dudit au moins un terminal mobile requise pour atteindre ledit niveau de performance ;
- comparaison de ladite puissance d'émission estimée à au moins un intervalle de puissance défini par au moins un seuil de puissance préalablement calculé ;
- en réponse à ladite comparaison, sélection d'une sous-bande de fréquences de ladite pluralité de sous-bandes de fréquences, ladite sous-bande de fréquences sélectionnée étant associée, selon une règle prédéterminée, audit au moins un intervalle de puissance ; et,
- transmission d'un identifiant de ladite sous-bande de fréquences sélectionnée audit au moins un terminal mobile, ledit au moins un terminal mobile devant utiliser ladite sous- bande de fréquences sélectionnée pour établir une communication montante avec ladite station de base.
Le procédé selon l'invention permet ainsi, lorsqu'il est mis en œuvre dans des stations de base d'au moins deux cellules voisines, de réduire des interférences, au niveau des stations de base, entre des communications montantes issues de terminaux mobiles d'une cellule et de terminaux mobiles de cellules voisines.
Selon des caractéristiques particulières, ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est associé à un schéma de modulation et de codage prédéterminé.
Grâce à ces dispositions, on peut avantageusement réduire des interférences, tout en tenant compte des contraintes techniques (modulation et codage) imposées par la (ou les) technique(s) d'accès radio (« Radio Access Technology », ou RAT en anglais) mise(s) en œuvre dans les cellules concernées.
Selon des caractéristiques encore plus particulières, ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est associé à un schéma de modulation et de codage correspondant à une puissance d'émission maximale dudit au moins un terminal mobile.
Grâce à ces dispositions, comme expliqué en détail ci-dessous, on peut mettre en œuvre l'invention dans le cadre du contrôle en puissance selon les normes actuelles.
Selon des caractéristiques encore plus particulières, ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est le débit maximal accessible audit au moins un terminal mobile.
Grâce à ces dispositions, la mise en œuvre de l'invention est avantageusement simple puisqu'il est classique, notamment dans les terminaux d'usager actuels, de pouvoir estimer le débit maximal accessible au terminal compte tenu des interférences présentes à l'endroit où il se trouve.
Selon d'autres caractéristiques particulières, le procédé comprend en outre, avantageusement, une étape de transmission audit au moins un terminal mobile d'informations lui permettant de calculer une puissance d'émission afin d'optimiser cette dernière et, par conséquent, de réduire des interférences et limiter la consommation électrique du terminal.
Selon un mode de réalisation particulier, lesdites étapes d'évaluation d'une puissance d'émission, de comparaison de ladite puissance d'émission estimée à au moins un intervalle de puissance, de sélection d'une sous-bande de fréquences et de transmission d'un identifiant de ladite sous-bande de fréquences sélectionnée sont exécutées périodiquement ou lors de la détection d'un événement particulier. Ainsi, de proche en proche, le procédé permet de converger vers un état optimisant, au moins partiellement, la réduction d'interférences et les puissances d'émission des terminaux mobiles.
Toujours selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre une étape de calcul dudit au moins un seuil de puissance, ledit au moins un seuil de puissance étant calculé en fonction de la taille de ladite bande de fréquences, de la taille de sous-bandes de fréquences de ladite pluralité de sous-bandes de fréquences et d'une puissance d'émission estimée d'une pluralité de terminaux mobiles en communication avec ladite station de base.
Ainsi, la sélection de la sous-bande devant être utilisée par un terminal mobile est effectuée en fonction de l'utilisation de la bande de fréquence par des terminaux mobiles communiquant avec une même station de base et leur puissance d'émission.
Le procédé comprend en outre, de préférence, une étape de découpage de ladite bande de fréquences en ladite pluralité de sous-bandes de fréquences.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite bande de fréquences est découpée en quatre sous-bandes de fréquences, une première sous-bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées supérieures à un premier seuil de puissance, au moins une seconde sous-bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées inférieures à un second seuil de puissance et une troisième sous-bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées comprises entre lesdits premier et second seuils de puissance.
L'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé décrit précédemment lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur ainsi qu'une station de base comprenant des moyens adaptés à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé décrit précédemment.
L'invention a également pour objet un réseau cellulaire comprenant au moins deux stations de base, chacune desdites au moins deux stations de base comprenant des moyens pour mettre en œuvre le procédé décrit précédemment, les règles d'association d'une sous- bande de fréquences à un seuil de puissance étant telles que si une sous-bande de fréquences est sélectionnée dans l'une desdites au moins deux stations de base pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée supérieure à un seuil de puissance élevé de ladite une desdites au moins deux stations de base, la même sous-bande de fréquences est sélectionnée dans l'autre desdites au moins deux stations de base pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée inférieure à un seuil de puissance faible de ladite autre desdites au moins deux stations de base.
De façon avantageuse, le réseau cellulaire comprend une pluralité de stations de base, chacune desdites stations de base définissant une cellule, selon lequel l'association entre au moins une sous-bande de fréquences et un intervalle de puissances d'émission estimées est une association injective différente pour toute paire de cellules adjacentes du réseau cellulaire.
Les avantages procurés par le programme d'ordinateur, la station de base et le réseau cellulaire sont similaires à ceux évoqués précédemment.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 , comprenant les figures 1 a et 1 b, représente schématiquement des exemples de découpage d'une bande de fréquences d'émission de terminaux mobiles ;
- la figure 2 illustre schématiquement un exemple d'algorithme mis en œuvre dans une station de base pour sélectionner une sous-bande de fréquences selon la puissance d'émission estimée d'un terminal mobile ;
- la figure 3, comprenant les figures 3a et 3b, représente un exemple de résultats attendus par une mise en œuvre de l'invention ; et,
- la figure 4 un exemple d'architecture matérielle adaptée à mettre en œuvre certaines étapes de l'invention, notamment l'algorithme décrit en référence à la figure 2.
De façon générale, l'invention a pour objet de déterminer une sous-bande de fréquences devant être utilisée par un terminal mobile pour établir une communication montante vers une station de base dans un réseau cellulaire fonctionnant par allocation de fréquences, c'est-à-dire, par exemple, un réseau de type OFDMA ou SC-FDMA, la sous-bande étant sélectionnée en fonction de la puissance d'émission estimée de ce terminal mobile. En choisissant ainsi les sous-bandes de fréquences utilisées par des terminaux mobiles dans des communications montantes, il est possible de réduire les interférences et, par voie de conséquence, de limiter la puissance d'émission de ces terminaux mobiles (aucune restriction de puissance n'est imposée aux terminaux). Les puissances d'émission estimées des terminaux mobiles sont ici calculées par les stations de base de façon classique.
On considère à présent un mode de réalisation de l'invention, dans lequel les terminaux mobiles sont contrôlés en puissance. Ce contrôle peut, par exemple, être conforme à la norme TS 36.213 du 3GPP (sigle de 3rd Génération Partnership Project en terminologie anglo- saxonne). Selon cette norme, la station de base communique à chaque terminal associé, à des instants prédéterminés, des informations concernant la qualité du lien entre elle et le terminal (typiquement, un taux d'erreur de transmission). Sur cette base, le terminal détermine la puissance d'émission minimale nécessaire pour atteindre, avec une qualité de lien cible (exprimée par un taux d'erreur inférieur à un seuil maximal prédéfini), le schéma de modulation et de codage que le terminal pourrait atteindre avec sa puissance d'émission maximale (en supposant que le niveau d'interférence est moyen) ; cette puissance minimale coïncide généralement avec la puissance minimale nécessaire pour permettre au terminal d'émettre avec le débit maximal possible compte tenu des interférences présentes à l'endroit où il se trouve. Le terminal émet alors vers la station de base à une puissance égale à cette puissance d'émission minimale. Ce calcul de puissance minimale est standard et peut être effectué également par la station de base. Dans la suite de la description, une telle puissance calculée par la station de base est appelée la « puissance estimée » du terminal mobile.
A ces fins, la bande de fréquences utilisée par les terminaux mobiles d'un réseau cellulaire est découpée en sous-bandes de fréquences. Les sous-bandes sont, de préférence, les mêmes pour toutes les cellules du réseau cellulaire.
La figure 1 , comprenant les figures 1 a et 1 b, illustre des exemples de découpage d'une bande de fréquences, comprise entre les fréquences Fmin et Fmax. La taille de la bande de fréquences est ici de N éléments de base, appelés chunks ou resource blocks en terminologie anglo-saxonne.
Selon l'exemple illustré sur la figure 1 a, la bande de fréquences est découpée en un nombre P de sous-bandes. Ainsi, une première sous-bande est définie par la plage de fréquences [Fmin ; F,], une deuxième sous-bande est définie par la plage de fréquences [F, ; F2] et ainsi de suite jusqu'à la plage de fréquences [FP., ; Fmax].
Cependant, les tailles des sous-bandes de fréquences ne sont pas nécessairement identiques. Ainsi, comme illustré sur la figure 1 b, une bande de fréquences peut être divisée en quatre sous-bandes de fréquences où la première sous-bande, définie par la plage de fréquences [F3 ; Fmax] a une taille égale à Λ/, et où les deuxième, troisième et quatrième sous- bandes de fréquences, définies par les plages de fréquences [F2 ; F3], [F, ; F2] et [Fmin ; F,], respectivement, ont une taille égale à N2, où Λ/, est différent de N2. Comme indiqué précédemment, la sélection d'une sous-bande de fréquences devant être utilisée par un terminal mobile est déterminée selon la puissance estimée d'émission de ce terminal mobile. A ces fins, la puissance estimée d'émission d'un terminal mobile est comparée à des intervalles de puissance, définis par des seuils de puissance préalablement calculés, et associés aux sous-bandes de fréquences pouvant être utilisées. Les intervalles de puissance sont ici définis par des seuils de puissance calculés ainsi que par des valeurs minimale et maximale de puissance d'émission, typiquement zéro et la puissance maximale d'émission du terminal mobile, respectivement.
Ces intervalles de puissance sont avantageusement calculés et associés aux sous- bandes de fréquences de façon dynamique, pour chaque cellule du réseau cellulaire (de façon indépendante). Pour chaque cellule, le calcul des seuils de puissance et l'association des intervalles de puissance correspondants aux sous-bandes de fréquences peuvent être réalisés de façon périodique, par exemple toutes les secondes ou lors de la détection d'un événement particulier tels que la variation du trafic moyen associé aux terminaux de la cellule. Alternativement, les seuils de puissance sont statiques et déterminés de façon empirique.
Selon un mode de réalisation particulier, ces seuils ou intervalles de puissance sont calculés de façon statistique afin d'assurer une répartition quasi uniforme des sous-bandes de fréquences aux terminaux mobiles communiquant avec la station de base considérée, c'est-à- dire aux terminaux mobiles appartenant à la cellule correspondante.
L'association d'intervalles de puissance aux sous-bandes de fréquences est réalisée de telle sorte que les interférences pouvant intervenir entre des communications montantes de terminaux mobiles de cellules proches interviennent essentiellement entre des terminaux mobiles, appartenant à une première cellule, nécessitant une forte puissance d'émission et des terminaux mobiles, appartenant à une seconde cellule, nécessitant une faible puissance d'émission. En d'autres termes, une même sous-bande est sélectionnée, dans une première cellule, pour des terminaux nécessitant une forte puissance d'émission et, dans une seconde cellule, pour des terminaux mobiles nécessitant une faible puissance d'émission.
Une telle sélection est réalisée selon des règles prédéterminées d'association d'intervalles de puissance d'émission et de sous-bandes de fréquences.
Ainsi, après avoir découpé une bande de fréquences utilisées en sous-bandes de fréquences, n seuils de puissance (6>,, θ2, ... , θη où θ1 < θ2 ... < θη) sont déterminés. Certains intervalles de seuils de puissance ([Θ, ; 6>,+,]) sont alors associés de façon injective à des sous- bandes de fréquences. Ainsi, en comparant la puissance d'émission estimée d'un terminal mobile aux intervalles de puissance déterminés, il est possible d'identifier l'intervalle de puissance auquel appartient la puissance d'émission estimée et, par conséquent, d'identifier la sous-bande de fréquences associée qui est alors utilisée par le terminal mobile considéré.
L'association injective entre un intervalle de puissance d'émission et une sous-bande de fréquences est différente pour au moins une paire de cellules voisines de telle sorte qu'une même sous-bande sélectionnée dans une cellule, pour des terminaux mobiles nécessitant une forte puissance d'émission soit sélectionnée, dans une cellule voisine, pour des terminaux mobiles nécessitant une faible puissance d'émission.
A titre d'illustration, la quatrième sous-bande de fréquences illustrée sur la figure 1 b peut être associée aux terminaux d'une première cellule ayant une puissance d'émission supérieure à un seuil θ2 défini dans cette première cellule, c'est-à-dire ayant une puissance d'émission appartenant à l'intervalle [θ2 ;+«{, tandis qu'elle peut être associée aux terminaux d'une seconde cellule ayant une puissance d'émission inférieure à un autre seuil ΘΊ défini dans cette seconde cellule, c'est-à-dire ayant une puissance d'émission appartenant à l'intervalle [0 ; 0',[.
De façon générale, une règles d'association d'une sous-bande de fréquences à un intervalle de puissance est telle que, pour deux cellules voisines, si une sous-bande de fréquences est sélectionnée dans une station de base de l'une de ces cellules, pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée supérieure à un seuil de puissance élevé de cette station de base, la même sous-bande de fréquences est sélectionnée dans la station de base de l'autre cellule pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée inférieure à un seuil de puissance faible de la station de base de cette autre cellule. Un seuil de puissance élevé correspond, par exemple, à une puissance supérieure à la puissance moyenne d'émission de terminaux mobiles tandis qu'un seuil de puissance faible correspond, par exemple, à une puissance inférieure à la puissance moyenne d'émission de terminaux mobiles.
La figure 2 illustre schématiquement un exemple d'algorithme mis en œuvre dans une station de base pour sélectionner une sous-bande de fréquences selon la puissance d'émission estimée d'un terminal mobile.
Comme illustrée, une première étape (étape 200) a pour objet de découper la bande de fréquences utilisées en sous-bandes de fréquences, c'est-à-dire de définir les bornes F, de chaque sous-bande. Comme indiqué précédemment, les bornes F, sont, de préférence, les mêmes pour chaque cellule du réseau cellulaire. Par conséquent, ces bornes peuvent être calculées par chaque station de base, de façon similaire, ou être prédéterminées et reçues d'un autre système.
Une étape suivante (étape 205) a pour objet le calcul de seuils de puissance 0kJ où /' représente un index de seuils et k un index de cellules. Comme décrit précédemment, les seuils de puissance sont, selon un mode de réalisation particulier, définis de façon statistique. Les seuils de puissance sont déterminés dynamiquement pour obtenir une distribution de trafic équitable entre les sous-bandes de fréquences. La proportion de terminaux mobiles attribués à une sous-bande est ici égale au rapport entre la taille de cette sous-bande et la taille de la bande de fréquences.
A titre d'illustration, la bande de fréquences de taille Λ/ est découpée en quatre sous- bandes, trois sous-bandes ayant la même taille N2 et une sous-bande ayant une taille égale à Nu comme illustré sur la figure 1 b. Dans cet exemple, le réseau cellulaire est un réseau à cellules hexagonales omnidirectionnelles. Deux seuils de puissance 6>, et θ2 (6>, < θ2) sont déterminés pour identifier les terminaux mobiles ayant une puissance d'émission élevée
(puissance d'émission supérieure à θ2, c'est-à-dire appartenant à l'intervalle [θ2 ;+∞[) et les terminaux mobiles ayant une puissance d'émission faible (puissance d'émission inférieure à 6>,, c'est-à-dire appartenant à l'intervalle [0 ;6>,[).
Les seuils θ1 et θ2 sont recalculés périodiquement. Entre deux mises à jour de ces seuils, la distribution de la puissance d'émission estimée des terminaux mobiles, appelée Pe, est calculée. Les seuils sont alors mis à jour d'une façon telle que :
2N N
Pr(Pe < 0i ) = _L et Pr(Pe > 02 ) = ^ où Pr() exprime une probabilité.
Ces relations peuvent exprimées sous la forme suivante :
Figure imgf000010_0001
où f() est la fonction de distribution de Pe.
Il est observé ici que les seuils de puissance étant ici calculés selon des caractéristique de chaque cellule, les seuils Θ, d'une station de base /( sont, a priori, différents des seuils θ, d'une station de base k'.
Les intervalles de puissance définis par ces seuils (considérés de façon ordonnée) sont alors associés à des sous-bandes de fréquences selon des règles prédéterminées propres à chaque cellule afin qu'une même sous-bande de fréquences soit associée à des terminaux mobiles ayant une puissance d'émission élevée dans une cellule et à des terminaux mobiles ayant une puissance d'émission faible dans des cellules voisines.
Ainsi, par exemple, les quatre sous-bandes de fréquences illustrées sur la figure 1 b peuvent être associées à des terminaux selon les règles suivantes,
- dans la cellule k :
o la première sous-bande de fréquences ([F3 ;FmaJ) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée moyenne, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée Pe comprise entre les seuils é¾,i et é¾j2 < Pe < θ^∑ι ;
o la deuxième sous-bande de fréquences ([F2 ;F3]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée élevée, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée supérieure au seuil ΘΚ2 {Θ 2 < Pe < +∞) ; et,
o les troisième et quatrième sous-bandes de fréquences ([F, ;F2] et [Fmin ;F,]) sont associées aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée faible, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée inférieure au seuil Θ 1 (0 < Pe < (¾ ,). Les troisième et quatrième sous-bandes de fréquences sont associées de façon équilibrée aux terminaux mobiles ayant une faible puissance d'émission ;
dans la cellule k+1 , voisine de la cellule k :
o la première sous-bande de fréquences ([F3 ;Fmax]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée moyenne, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée comprise entre les seuils et ôk+1,2 (0k+i, i < Pe < k+1,2) ;
o la deuxième sous-bande de fréquences ([F2 ;F3]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée faible, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée inférieure au seuil 0k+ 1 (0 <
Figure imgf000011_0001
o la troisième sous-bande de fréquences ([F, ;F2]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée élevée, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée supérieure au seuil 0k+ 2
Figure imgf000011_0002
o la quatrième sous-bande de fréquences ([Fmin ;F,]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée faible, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée inférieure au seuil 0k+ 1 (0 < Pe < (¾+/,/). Les deuxième et quatrième sous-bandes de fréquences sont associées de façon équilibrée aux terminaux mobiles ayant une faible puissance d'émission ;
dans la cellule k+2, voisine de la cellule k :
o la première sous-bande de fréquences ([F3 ;FmaJ) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée moyenne, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée comprise entre les seuils
Sk+2,1 6t é¾+2j2 (έ¾+2, ί < Pe < &k+2,2)
o les deuxième et troisième sous-bandes de fréquences ([F2 ;F3] et [F, ;F2]) sont associées aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée faible, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée inférieure au seuil ek+2,i (0 < Pe < ek+2,i). Les deuxième et troisième sous- bandes de fréquences sont associées de façon équilibrée aux terminaux mobiles ayant une faible puissance d'émission ; et,
o la quatrième sous-bande de fréquences ([Fmin ;F,]) est associée aux terminaux mobiles ayant une puissance d'émission estimée élevée, c'est-à-dire aux terminaux ayant une puissance d'émission estimée supérieure au seuil ek+2,2
(&k+2,2< Pe < +∞)■ Selon cet exemple, la première sous-bande de fréquences ([F3 ;FmaJ) est utilisée de façon similaire dans des cellules voisines (sous-bande de fréquences utilisée par les terminaux mobiles ayant une puissance d'émission moyenne). Par conséquent, la taille de cette sous- bande de fréquences est, de préférence, supérieure à celle des autres sous-bandes. Ces dernières sont utilisées de façon différente dans chaque cellule voisine de telle sorte que, de préférence, une sous-bande ne soit associée à des terminaux mobiles ayant une puissance d'émission élevée que dans une seule cellule parmi un ensemble de cellules voisines.
De retour à la figure 2, un test est alors effectué pour déterminer si les seuils de puissance doivent être recalculés ou non (étape 210). Ce test consiste à identifier la fin d'une période de temps prédéterminée ou à détecter un événement particulier. Dans l'affirmative, l'étape de calcul des seuils de puissance (étape 205) est exécutée.
S'il n'est pas nécessaire de recalculer les seuils de puissance, un autre test est effectué pour déterminer si une sous-bande de fréquences doit être sélectionnée pour un terminal mobile (étape 215). La réponse à ce test est positive lorsqu'un terminal mobile cherche à établir une communication montante avec la station de base et négative dans le cas contraire. Si une sous-bande de fréquences ne doit pas être sélectionnée pour un terminal mobile, l'algorithme retourne à l'étape 210 pour déterminer s'il est nécessaire ou non de recalculer des seuils de puissance.
Dans le cas contraire, si une sous-bande de fréquences doit être sélectionnée pour un terminal mobile y, la puissance d'émission de ce terminal mobile est estimée (étape 220). La puissance d'émission estimée du terminal mobile j est ici notée Pej. Comme indiqué précédemment, la puissance d'émission estimée est la plus petite puissance de transmission nécessaire pour atteindre le schéma de modulation et de codage que le terminal aurait atteint avec sa puissance maximale (en supposant que le niveau d'interférence est moyen, c'est-à- dire, selon l'exemple précédent, en supposant que la sous-bande de fréquences utilisée soit la première sous-bande).
Dans une étape suivante, une sous-bande de fréquences est sélectionnée pour être utilisée par le terminal mobile considéré (étape 225). A ces fins, la puissance d'émission préalablement estimée (Pej) est comparée aux intervalles de puissance définis par les seuils (6 préalablement calculés. Une sous-bande de fréquences (SBj) est alors identifiée selon le résultat de la comparaison et les règles d'association entre les intervalles de puissance et les sous-bandes de fréquences.
Une référence de la sous-bande sélectionnée (SBj) ainsi que, de préférence, des informations (Infoj) sur la qualité du lien (pour permettre au terminal mobile, comme décrit précédemment, de calculer la puissance d'émission requise) sont alors transmises au terminal mobile considéré (étape 230) et l'algorithme reboucle sur l'étape 210 pour recalculer, si nécessaire, les seuils de puissance et continuer la sélection de sous-bandes de fréquences d'émission pour les terminaux mobiles de la cellule. La référence reçue à une sous-bande de fréquences est utilisée par le terminal mobile considéré pour établir une communication montante avec la station de base mettant en œuvre l'algorithme. En outre, de façon avantageuse, la puissance d'émission résultante du terminal mobile réduit les interférences dans le réseau cellulaire ainsi que la consommation électrique du terminal, par comparaison avec l'art antérieur.
Il est observé ici que si les seuils de puissance (6y sont statiques et prédéterminés, il n'est pas nécessaire de les réévaluer. Par conséquent, l'étape 210 n'est pas utile et l'étape 205 vise essentiellement l'association de seuils de puissance aux sous-bandes de fréquences.
La sélection de sous-bandes de fréquence pour l'établissement de communication montante entre des terminaux mobiles et des stations de base selon la puissance d'émission estimées des terminaux mobiles, conformément à l'invention, permet de réduire les interférences entre les communications et, par conséquent, de réduire la puissance d'émission nécessaire pour chaque terminal mobile entre chaque cycle de sélection de sous-bandes de fréquences. Ainsi, de façon dynamique, le réseau converge vers un état optimisé en termes d'interférences et de puissance d'émission des terminaux mobiles.
La figure 3, comprenant les figures 3a et 3b, représente un exemple de résultats attendus par une mise en œuvre de l'invention. Ces résultats, donnés ici à titre d'illustration, ont été obtenus par simulation. Cependant, il doit être noté que les performances réelles d'un système mettant en œuvre l'invention sont liées aux conditions réelles et que, par conséquent, ils peuvent varier par rapport aux résultats théoriques.
La figure 3a représente le débit moyen d'une cellule en fonction du taux d'arrivée de terminaux mobiles dans la cellule lorsque l'invention est mise en œuvre (trait continu comprenant des cercles), lorsqu'une réutilisation de fréquence égale à un est mise en oeuvre (simple trait continu), lorsqu'une réutilisation de fréquence égale à trois est mise en oeuvre (trait continu comprenant des croix) et lorsqu'une réutilisation de fréquence fractionnelle est mise en œuvre (trait continu comprenant des triangles). Une réutilisation de fréquence égale à un vise ici un système selon lequel toutes les fréquences sont utilisées d'une façon équivalente dans la cellule. Une réutilisation de fréquence de trois alloue un tiers de la bande de fréquence à une cellule et lui interdit d'utiliser le restant des fréquences disponibles, de façon à ce que deux cellules voisines utilisent des fréquences différentes. Enfin, une réutilisation de fréquence fractionnelle classe les terminaux mobiles selon leur position dans la cellule et bride les puissances d'émissions en fonction de la bande allouée. Ces mécanismes sont notamment décrits dans la proposition de la société Nokia intitulée "Uplink inter œil interférence mitigation and text proposai', 3GPP TSG-RAN WG1 #44, R1 -060298, Denver, USA, février 2006.
La figure 3b représente la puissance émise en fonction de la distance des terminaux mobiles à la station de base lorsque l'invention est mise en œuvre (trait continu comprenant des cercles), lorsqu'une réutilisation de fréquence égale à un est mise en oeuvre (simple trait continu), lorsqu'une réutilisation de fréquence égale à trois est mise en oeuvre (trait continu comprenant des croix) et lorsqu'une réutilisation de fréquence fractionnelle est mise en œuvre (trait continu comprenant des triangles).
Conformément à la figure 3, l'invention permet de réduire la puissance consommée par les terminaux mobiles et d'augmenter le débit de données échangées.
La figure 4 illustre un exemple d'architecture matérielle d'un dispositif 400 adapté à mettre en œuvre certaines étapes de l'invention, en particulier les étapes décrites en référence à la figure 2. Le dispositif 400 est, par exemple, un calculateur ou un ordinateur appartenant à une station de base. Il comporte ici un bus de communication 405 auquel sont reliés :
- une ou plusieurs unités centrales de traitement ou microprocesseurs 410 (CPU) ;
- une mémoire morte 415 (ROM, acronyme de Read Only Memory en terminologie anglo-saxonne) pouvant comporter des programmes (prog, progl et prog2) nécessaires à la mise en œuvre de l'invention ;
- une mémoire vive ou mémoire cache 420 (RAM, acronyme de Random Access Memory en terminologie anglo-saxonne) comportant des registres adaptés à enregistrer des variables et paramètres créés et modifiés au cours de l'exécution des programmes précités ; et
- une interface de communication 450 adaptée à transmettre et à recevoir des données.
Le dispositif 400 dispose également, de préférence, d'un disque dur 435 pouvant comporter les programmes précités ainsi que des informations traitées ou à traiter selon l'invention et d'un lecteur de cartes mémoires 440 adapté à recevoir une carte mémoire 445 et à y lire ou à y écrire des données traitées ou à traiter selon l'invention.
Le bus de communication permet la communication et l'interopérabilité entre les différents éléments inclus dans le dispositif 400 ou reliés à lui. La représentation du bus n'est pas limitative et, notamment, l'unité centrale est susceptible de communiquer des instructions à tout élément du dispositif 400 directement ou par l'intermédiaire d'un autre élément du dispositif 400.
Le code exécutable de chaque programme permettant au dispositif programmable de mettre en œuvre les processus selon l'invention, peut être stocké, par exemple, dans le disque dur 435 ou en mémoire morte 415.
Selon une variante, la carte mémoire 445 peut contenir des informations, notamment des informations à traiter selon l'invention, ainsi que le code exécutable des programmes précités qui, une fois lu par le dispositif 400, est stocké dans le disque dur 435.
Selon une autre variante, le code exécutable des programmes et les informations à traiter selon l'invention pourront être reçus, au moins partiellement, par l'intermédiaire de l'interface 450, pour être stocké de façon identique à celle décrite précédemment.
De manière plus générale, le ou les programmes ainsi que les informations à traiter selon l'invention pourront être chargés dans un des moyens de stockage du dispositif 400 avant d'être exécutés. L'unité centrale 410 va commander et diriger l'exécution des instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur 435 ou dans la mémoire morte 415 ou bien dans les autres éléments de stockage précités. Lors de la mise sous tension, le ou les programmes qui sont stockés dans une mémoire non volatile, par exemple le disque dur 435 ou la mémoire morte 415, sont transférés dans la mémoire vive 420 qui contient alors le code exécutable du ou des programmes selon l'invention, ainsi que des registres pour mémoriser les variables et paramètres nécessaires à la mise en œuvre de l'invention.
Naturellement, pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications dans la description précédente.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de sélection d'une sous-bande de fréquences dans une station de base pour réseau cellulaire fonctionnant par allocation de fréquences, ladite sous-bande de fréquences appartenant à une pluralité de sous-bandes de fréquences d'une bande de fréquences susceptibles d'être utilisées par un terminal mobile pour établir une communication montante avec ladite station de base, ce procédé comprenant une étape d'estimation d'un niveau de performance atteint par ledit au moins un terminal mobile selon un critère prédéterminé, et étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
- estimation (220) d'une puissance d'émission minimale dudit au moins un terminal mobile requise pour atteindre ledit niveau de performance ;
- comparaison de ladite puissance d'émission estimée à au moins un intervalle de puissance défini par au moins un seuil de puissance préalablement calculé ;
- en réponse à ladite comparaison, sélection (225) d'une sous-bande de fréquences de ladite pluralité de sous-bandes de fréquences, ladite sous-bande de fréquences sélectionnée étant associée, selon une règle prédéterminée, audit au moins un intervalle de puissance ; et,
- transmission (230) d'un identifiant de ladite sous-bande de fréquences sélectionnée audit au moins un terminal mobile, ledit au moins un terminal mobile devant utiliser ladite sous-bande de fréquences sélectionnée pour établir une communication montante avec ladite station de base.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est associé à un schéma de modulation et de codage prédéterminé.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est associé à un schéma de modulation et de codage correspondant à une puissance d'émission maximale dudit au moins un terminal mobile.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit niveau de performance selon un critère prédéterminé est le débit maximal accessible audit au moins un terminal mobile.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre une étape de transmission (230) audit au moins un terminal mobile d'informations lui permettant de calculer une puissance d'émission.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel lesdites étapes d'estimation d'une puissance d'émission, de comparaison de ladite puissance d'émission estimée à au moins un intervalle de puissance, de sélection d'une sous-bande de fréquences et de transmission d'un identifiant de ladite sous-bande de fréquences sélectionnée sont exécutées périodiquement ou lors de la détection d'un événement particulier.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre une étape de calcul (205) dudit au moins un seuil de puissance, ledit au moins un seuil de puissance étant calculé en fonction de la taille de ladite bande de fréquences, de la taille de sous-bandes de fréquences de ladite pluralité de sous-bandes de fréquences et d'une puissance d'émission estimée d'une pluralité de terminaux mobiles en communication avec ladite station de base.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre une étape de découpage (200) de ladite bande de fréquences en ladite pluralité de sous-bandes de fréquences.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite bande de fréquences étant découpée en quatre sous-bandes de fréquences, une première sous- bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées supérieures à un premier seuil de puissance, au moins une seconde sous-bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées inférieures à un second seuil de puissance et une troisième sous-bande de fréquences étant associée à des puissances d'émission estimées comprises entre lesdits premier et second seuils de puissance.
10. Programme d'ordinateur comprenant des instructions adaptées à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
1 1 . Station de base comprenant des moyens adaptés à la mise en œuvre de chacune des étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
12. Réseau cellulaire comprenant au moins deux stations de base, chacune desdites au moins deux stations de base comprenant des moyens pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, les règles d'association d'une sous- bande de fréquences à un seuil de puissance étant telles que si une sous-bande de fréquences est sélectionnée dans l'une desdites au moins deux stations de base pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée supérieure à un seuil de puissance élevé de ladite une desdites au moins deux stations de base, la même sous-bande de fréquences est sélectionnée dans l'autre desdites au moins deux stations de base pour un terminal mobile ayant une puissance d'émission estimée inférieure à un seuil de puissance faible de ladite autre desdites au moins deux stations de base.
13. Réseau cellulaire selon la revendication 12 comprenant une pluralité de stations de base, chacune desdites stations de base définissant une cellule, selon lequel l'association entre au moins une sous-bande de fréquences et un intervalle de puissances d'émission estimées est une association injective différente pour toute paire de cellules adjacentes du réseau cellulaire.
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