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Procédé d'émission d'un signal de contrôle par une station de base
d'un système de radiocommunication numérique cellulaire et station de
base correspondante.
Le domaine de l'invention est celui des systèmes de radiocommunication
numérique cellulaire avec des stations mobiles.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'émission d'un signal de
contrôle par une station de base d'un système de radiocommunication numérique
cellulaire, ainsi qu'une station de base correspondante.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à l'émission des
signaux BCCH dans des systèmes de radiocommunication de type GSM 900 (pour
"Global System for Mobile" en anglais ou "Groupe spécial Systèmes Mobiles
publics de
radiocommunication fonctionnant dans la bande des 900 Mhz"), DCS 1800 (pour
"Digital
Cellular System l800 Mhz" en anglais) ou encore PCS 1900 (pour "Personal
Communication System" en anglais).
On rappelle que, d' une façon générale, un système de radiocommunication
numérique cellulaire est mis en oeuvre au sein d'un réseau de cellules
géographiques
parcouru par des stations mobiles. Une station de base est associée à chaque
cellule, et
une station mobile communique par l' intermédiaire de la station de base
associée à la
cellule dans laquelle elle se trouve.
Chaque station de base utilise, sur la voie descendante (c' est-à-dire de la
station de
base vers les stations mobiles), un certain nombre de signaux (aussi appelés
porteuses) de
fréquences prédéterminées. L'un de ces signaux, appelé signal BCCH (pour
"Broadcast
Control CHannel" en anglais), est un signal de contrôle portant notamment (en
général
sur le premier intervalle de temps de chaque trame) un canal diffusé BCCH
propre à la
cellule et fournissant à toutes les stations mobiles des informations
générales sur le réseau
et des informations sur la cellule de diffusion ainsi que sur les cellules
adjacentes.
Le problème posé ici est l'émission par la station de base du signal BCCH, ou
plus généralement d'un signal de contrôle quelconque. Du fait que toute la
cellule doit être
couverte, cette émission doit respecter un certain nombre de contraintes. Tout
d'abord,
elle doit être isotropique (ou quasi-isotropique). Par ailleurs, elle doit
être effectuée à une
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puissance suffisamment élevée, de manière permanente et à une fréquence fixe.
Traditionnellement, afin que ces contraintes soient respectées, le signal BCCH
est
émis par une antenne omnidirectionnelle coopérant avec un amplificateur de
puissance.
Cependant, afin d' augmenter la taille des cellules etlou de réduire les
puissances
S d'émission des stations de base, il a été proposé de remplacer les antennes
omnidirectionnelles par des réseaux d' antennes. De tels réseaux d' antennes
permettent en
effet de former dynamiquement des faisceaux et donc d'optimiser l'utilisation
des
ressources.
Dans un premier temps, seuls les signaux de trafic ont bénéficié d'une
émission
par faisceaux. En d' autres termes, chaque station de base comprenait un ou
plusieurs
réseaux d' antennes, pour l' émission des signaux de trafic, tout en
conservant une antenne
omnidirectionnelle, pour l' émission du signal B CCH. Pendant longtemps, les
contraintes
que l' émission du signal B CCH doit respecter ont conduit à penser que seule
une antenne
omnidirectionnelle pouvait convenir.
Mais dans un second temps, beaucoup plus récent, il a été proposé d'émettre le
signal BCCH lui aussi avec un ou plusieurs réseaux) d'antennes. On notera que
le
nombre de réseaux d' antennes est généralement directement lié au nombre de
secteurs)
que comprend la cellule, la couverture de chaque secteur étant assurée par un
réseau
d' antennes.
Ainsi, le document de brevet W0/9617486 propose une station de base
comprenant : des moyens de formation d'une pluralité de faisceaux fixes,
couvrant
chacun une partie de la cellule ; et des moyens d' affectation du signal BCCH
successivement à chacun des faisceaux fixes. De cette façon, l'émission du
signal BCCH
correspond à une couverture de la cellule par balayage cyclique. Il est
préconisé que le
signal BCCH soit émis dans chaque faisceau pendant la durée d'un intervalle de
temps de
la structure de trame. Chaque faisceau reçoit alors le signal BCCH tous les N
intervalles
de temps, avec N le nombre total de faisceaux.
La solution proposée dans ce document de brevet n'est pas satisfaisante.
Tout d' abord, l' émission du signal B CCH, si elle est isotropique, ne peut
pas en
revanche être considérée comme une réelle diffusion du fait du temps de
récurrence
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important (à savoir N intervalles de temps) ,entre deux émissions dans un même
faisceau.
Par ailleurs, du fait de ce temps de récurrence important, il est difficile
pour une
station mobile d'entretenir avec précision sa connaissance des meilleures
stations de base
avoisinantes. En outre, entre deux pointages successifs dans sa direction, la
station
mobile peut s'être déplacée, ce qui augmente encore la probabilité de perte du
signal
BCCH et augmente la complexité des transferts intersecteurs et/ou
intercellulaires
("Handovers").
La présente invention a notamment pour objectif de pallier ces différents
inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir
un
procédé d'émission d'un signal de contrôle par une station de base d'un
système de
radiocommunication numérique cellulaire, permettant d'optimiser les ressources
d'émission nécessaires.
Un objectif complémentaire de l'invention est de fournir un tel procédé
permettant
de réduire les coûts de fabrication et de maintenance.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé permettant une
diffusion sensiblement isotropique du signal de contrôle.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé permettant de
conserver tous les avantages liés à la formation de faisceaux (diminution des
interférences, diminution de la puissance nécessaire et/ou de la taille de la
cellule,...).
Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite,
sont
atteints, selon un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention, à
l'aide d'un
procédé d'émission d'un signal de contrôle par une station de base d'un
système de
radiocommunication numérique cellulaire, ladite station de base comprenant au
moins un
réseau d'une pluralité d'antennes permettant de créer dynamiquement un
faisceau
d'émission dudit signal de contrôle, ledit faisceau d'émission pouvant prendre
différentes
positions angulaires comprises dans une plage angulaire prédéterminée, une
pluralité de
chaînes d'émission étant associées à ladite pluralité d'antennes, chaque
chaîne d'émission
comprenant notamment des moyens de modulation de phase et des moyens de
déphasage,
chaque antenne émettant un signal fourni par l'une desdites chaînes
d'émission, dite
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associée, à partir dudit signal de contrôle et contribuant à la création dudit
faisceau,
caractérisé en ce que ledit procédé comprend l'étape suivante
- affectation audit signal de contrôle, dans au moins une desdites chaînes
d'émission, d'un décalage temporel spécifique prédéterminé, de façon que ledit
faisceau d'émission, dit faisceau vibrant, prenne successivement au moins
certaines desdites différentes positions angulaires et permette une diffusion
isotropique dudit signal de contrôle dans ladite plage angulaire.
Ce premier mode de réalisation de l' invention consiste donc à former un
faisceau
qui vibre rapidement (c' est-à-dire qui prend différentes positions
angulaires) au rythme de
la modulation de phase du signal.
Il est à noter que cette vibration est lissée par le démodulateurJdécodeur de
canal
des terminaux.
On rappelle que de façon classique, un faisceau ne vibre pas et pointe dans
une
direction angulaire fixe. Le décalage temporel introduit dans un ou plusieurs
chaînes
d'émission un déphasage supplémentaire sur le signal délivré par cette ou ces
chaînes
d' émission. C' est ce déphasage supplémentaire qui induit la variation
recherchée de la
direction du faisceau. Il convient de s' assurer que les déphasages
supplémentaires sont
suffisamment faibles pour éviter toute annulation, par addition, des signaux
émis par les
antennes et provenant des chaînes d' émission. Le fait d' éviter l' annulation
du signal émis
permet, en revanche, une sommation en puissance des différents signaux générés
par
différents décalages temporels.
Par décalage temporel, on entend aussi bien un retard qu'une avance
temporelle.
En outre, ce décalage temporel peut être effectué avant, lors ou encore après
la
modulation de phase, mais en revanche avant toute conversion en signal
analogique.
L'effet isotropique de la vibration découle de la nature aléatoire des bits de
la
modulation de phase. Cette diffusion isotropique est accentuée en cas de
codage (cryptage
et/ou chiffrement). Quant à la vitesse de vibration, elle est directement liée
à la vitesse de
la modulation de phase.
Il est à noter que la diffusion du signal de contrôle obtenue avec le faisceau
vibrant
est meilleure que celle obtenue de façon classique avec une antenne
omnidirectionnelle.
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En effet, la vibration permet de réduire les phénomènes d' évanouissement
("fading")
grâce au chevauchement des différentes positions angulaires prises par le
faisceau vibrant.
L'introduction d'un décalage dans le temps présente un coût quasiment nul. Du
fait que l'on travaille en numérique, il suffit en effet de sélectionner
certains échantillons
5 parmi une pluralité.
L' invention bénéficie de tous les avantages liés à la formation de faisceaux
par un
réseau d'antennes.
De façon avantageuse, la différence entre deux décalages temporels affectés à
deux chaînes d'émission associées à deux antennes adjacentes est égale à un
décalage
temporel élémentaire dT, de valeur fixe prédéterminée.
Ce retard élémentaire est par exemple tel que la différence de phase entre les
deux
sorties des deux chaînes d'émission associées à deux antennes adjacentes soit
égale à
quelques dizaines de degrés lorsqu'il se présente un saut ou une rotation de
phase
significative, par exemple de 60~ à 90~ entre deux bits successifs du signal
modulant
(c'est-à-dire du signal de contrôle dans le cas présent).
Préférentiellement, ledit faisceau étant créé par N antennes associées à N
chaînes
d'émission, chacune desdites N chaînes d'émission est affectée d'un décalage
temporel
parmi une pluralité de N décalages temporels uniformément répartis sur un
nombre n
prédéterminé de périodes bit.
Une telle caractéristique permet de favoriser un décalage temporel régulier
entre
deux signaux consécutifs. Les différences de phase relatives à l'amplitude de
la vibration
induite entre deux faisceaux vibrants sont en conséquence de même largeur.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, chaque décalage
temporel
prédéterminé, spécifique à l'une desdites chaînes d'émission, est une fraction
prédéterminée d'une période bit.
Ainsi, les décalages étant très petits devant la période bit de la modulation
de
phase, par exemple en raison de l'utilisation de la modulation GMSK (ou codage
généralisé au décalage minimum pour "Generalized Minimum Shift Keying" en
anglais),
ils garantissent un écart de phase entre ces signaux tel que l'addition de ces
derniers n'est
pas nulle.
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Cela permet une diffusion sensiblement isotropique du signal de contrôle vue
d'une station mobile située dans la plage angulaire décrite par le faisceau
vibrant résultant.
En outre, une telle technique réduit considérablement l'effet d'évanouissement
(ou
"Fading" en anglais) directif vu de cette station mobile.
Avantageusement, lesdits décalages temporels sont répartis de part et d'autre
d'une référence temporelle propre à ladite station de base.
De cette façon, on ne biaise pas l' estimation de cette référence temporelle
faite par
les stations mobiles. Par ailleurs, cela permet de décaler la phase du
faisceau vibrant de
part et d'autre d'une direction angulaire moyenne fixée.
Selon un second mode de réalisation préférentiel de l'invention, ledit procédé
comprend les étapes suivantes
- définition d'au moins deux ensembles d'antennes parmi ladite pluralité
d'antennes
dudit réseau ;
- association d'un ensemble de chaîne d'émission distinct à chaque ensemble
d'antennes, à raison d'une chaîne d'émission par antenne ;
- affectation à chaque ensemble de chaînes d'émission d'un jeu de coefficients
de
déphasage distinct correspondant à une position angulaire particulière dudit
faisceau, chaque coefficient dudit jeu définissant le déphasage effectué par
les
moyens de déphasage de l'une des chaînes d'émission dudit ensemble ;
de façon que chacun desdits ensembles d'antennes crée dynamiquement un
faisceau
d'émission dans une direction angulaire moyenne propre, les faisceaux créés
par les
différents ensembles d'antennes, dits faisceaux, superposés, se distinguant
les uns des
autres par leur phase.
Ce second mode de réalisation de l'invention consiste donc à superposer une
pluralité de faisceaux, de façon à diffuser le signal de contrôle dans une
plus grande plage
angulaire.
Chaque faisceau possède une direction angulaire moyenne qui lui est propre.
Il est clair que pour réaliser chacun de ces faisceaux, on utilise non
seulement un
jeu de coefficients de phase, mais encore un jeu de coefficients d'amplitude
propres.
Il est également clair qu'une même antenne peut faire partie de plusieurs
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ensembles distincts d'antennes, et peut donc émettre plusieurs signaux,
fournis chacun
par une chaîne d'émission distincte, et contribuant à la création de plusieurs
faisceaux.
De façon avantageuse, ledit procédé comprend en outre l'étape suivante, pour
au
moins un desdits ensembles de chaînes d'émission
- affectation audit signal de contrôle, dans au moins une desdites chaînes
d'émission dudit ensemble, d'un décalage temporel spécifique prédéterminé, de
façon que ledit faisceau d'émission, dit faisceau vibrant, qui est créé par
l'ensemble d'antennes associé audit ensemble de chaînes d'émission, prenne
successivement au moins certaines desdites différentes positions angulaires et
permette une diffusion isotropique dudit signal de contrôle autour de ladite
direction angulaire propre audit faisceau vibrant.
De cette façon, on combine les caractéristiques des premier et second modes de
réalisation précités, en faisant vibrer au moins un des faisceaux superposés.
Une telle
technique permet d'assurer encore une meilleure couverture.
De façon avantageuse, on minimise le nombre d'antennes faisant partie d'au
moins deux ensembles distincts d'antennes.
De cette façon, on réduit la variation de puissance entre les antennes, ainsi
que les
contraintes de dimensionnement des amplificateurs de puissance utilisés dans
les chaînes
d'émission.
Préférentiellement, tous les faisceaux superposés présentent sensiblement une
même largeur et les directions angulaires moyennes de deux faisceaux
superposés
adjacents sont décalées sensiblement de ladite largeur d'un faisceau.
Les faisceaux se positionnent donc côte à côte. La couverture isotropique s'en
trouve d'autant mieux assurée que les faisceaux eux-mêmes vibrent.
Avantageusement, ledit réseau d'antennes appartient au groupe comprenant les
réseaux d'antennes coplanaires et les réseaux d'antennes non coplanaires.
Il est à noter que si le réseau est du type non coplanaire, les décalages
temporels
ainsi que les déphasages affectés aux chaînes d'émission sont modifiés selon
la topologie
et la géométrie de ce réseau d'antennes. Cela s'applique notamment à un réseau
polygonal
à symétrie axiale, permettant à lui seul de couvrir 360~. Dans un tel cas,
aucune
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sectorisation de la station de base n'est donc nécessaire.
De façon préférentielle, ladite station de base est du type comprenant au
moins
deux réseaux d'antennes couvrant chacun un secteur angulaire distinct.
Préférentiellement, chaque réseau d'antennes étant du type coplanaire,
caractérisé
en ce que les antennes de chaque réseau sont équiespacées d'une distance
inférieure à la
demi-longueur d'onde de la fréquence maximale utilisée dans le secteur
angulaire couvert
par ledit réseau.
De façon avantageuse, ledit réseau d'antennes est également utilisé pour
transmettre au moins un signal de trafic, selon une technique de superposition
et/ou
d'addition de signaux sur au moins certaines) chaînes) d'émission.
De cette façon, on optimise l'utilisation des moyens d'émission disponibles.
On
rappelle qu'un signal de trafic est composé, dans le cas d'un faisceau étroit,
d'une
combinaison en phase et en amplitude d'un même signal élémentaire émis sur
chaque
antenne du réseau.
Préférentiellement, ledit système de radiocommunication numérique cellulaire
appartient au groupe comprenant les systèmes à Accès Multiple à Répartition
Spatiale et
les systèmes à filtrage spatial.
En d' autres termes, l' invention s' applique que le système permette ou non
l' accès
simultané de plusieurs terminaux au même canal fréquence.
En outre, qu'il soit de type AMRS (ou SDMA, pour "Space Division Multiple
Access" en anglais) ou de type SFIR (pour "Spacial FIlteRing" en anglais), le
système
peut aussi mettre en oeuvre l'une des techniques suivantes : Accès Multiple à
Répartition
Fréquentielle ("Frequency Division Multiple Access" en anglais), Accès
Multiple à
Répartition Temporelle ("Time Division Multiple Access" en anglais), Accès
Multiple à
Répartition par Codage ("Coding Division Multiple Access" en anglais) ou
encore une
combinaison de ces techniques.
Dans un mode de réalisation préférentiel de (invention, ledit signal de
contrôle est
un signal BCCH propre à ladite station de base.
L'invention concerne également une station de base mettant en oeuvre le
premier
mode de réalisation du procédé décrit ci-dessus. Ladite station de base
comprend des
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moyens d'affectation audit signal de contrôle, dans au moins une desdites
chaînes
d'émission, d'un décalage temporel spécifique prédéterminé, de façon que ledit
faisceau
d'émission, dit faisceau vibrant, prenne successivement au moins certaines
desdites
différentes positions angulaires et permette une diffusion isotropique dudit
signal de
contrôle dans ladite plage angulaire.
Selon une variante avantageuse correspondant au second mode de réalisation du
procédé décrit ci-dessus, ladite station de base comprend
- au moins deux ensembles d'antennes parmi ladite pluralité d'antennes du
réseau ;
- au moins deux ensembles de chaînes d'émission distincts, associés chacun à
un
desdits ensembles d'antennes, à raison d'une chaîne d'émission par antenne ;
- des moyens d'affectation à chaque ensemble de chaînes d'émission d'un jeu de
coefficients de déphasage distinct correspondant à une position angulaire
particulière dudit faisceau, chaque coefficient dudit jeu définissant le
déphasage
effectué par les moyens de déphasage de l'une des chaînes d'émission dudit
ensemble ;
de façon que chacun desdits ensembles d'antennes crée dynamiquement un
faisceau
d'émission dans une direction angulaire moyenne propre, les faisceaux créés
par les
différents ensembles d'antennes, dits faisceaux superposés, se distinguant les
uns des
autres par leur phase.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la
description suivante de trois modes préférentiels de l'invention, donnés à
titre de simples
exemples indicatifs et non limitatifs et des dessins annexés, dans lesquels
- la figure 1 présente un organigramme simplifié d'un premier mode de
réalisation
particulier du procédé selon l'invention d'émission d'un signal de contrôle
par une
station de base d'un système de radiocommunication ;
- la figure 2a illustre un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation
particulier d'une station de base selon l'invention mettant en oeuvre le
procédé de
la figure 1 ;
- la figure 2b illustre un schéma simplifié d'une chaîne d'émission de type
connue
et mise en oeuvre dans les différents modes de réalisation d'une station de
base
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selon l'invention ;
- la figure 3 présente un schéma simplifié d'un faisceau vibrant généré par la
station
de base de la figure 2 ;
- la figure 4 présente un organigramme simplifié d'un second mode de
réalisation
5 particulier du procédé selon l'invention d'émission d'un signal de contrôle
par une
station de base d'un système de radiocommunication ;
- la figure 5 illustre un schéma simplifié d'un second mode de réalisation
particulier
d'une station de base selon l'invention mettant en oeuvre le procédé de la
figure
4;
10 - la figure 6 présente un schéma simplifié d'un ensemble de faisceaux
superposés
généré par la station de base de la figure 5 ;
- la figure 7 présente un organigramme simplifié d'un troisième mode de
réalisation
particulier du procédé selon l'invention d'émission d'un signal de contrôle
par une
station de base d'un système de radiocommunication ;
- la figure 8 illustre un schéma simplifié d'un troisième mode de réalisation
particulier d'une station de base selon l'invention mettant en oeuvre le
procédé de
la figure 7 ;
- la figure 9 présente un schéma simplifié d'un ensemble de faisceaux
superposés et
vibrants généré par la station de base de la figure 8.
L'invention concerne donc un procédé d'émission d'un signal de contrôle par
une
station de base d'un système de radiocommunication numérique cellulaire et une
station
de base mettant en oeuvre ce procédé.
Dans la suite de la description de l'invention, le signal de contrôle est par
exemple
le signal BCCH de la norme GSM.
On considère ici une station de base du type comprenant au moins un réseau
d'antennes capable de former un faisceau d'émission d'un signal de trafic. Ce
faisceau
d'émission peut occuper différentes positions angulaires comprises dans une
plage
angulaire prédéterminée, par exemple équivalente à l20~. Dans ce dernier cas,
la cellule
est décomposée en trois secteurs et la station de base associée comporte donc
trois
réseaux d'antennes pour couvrir la cellule.
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On suppose que la station de base utilise plusieurs signaux de trafic.
De façon classique, chaque antenne du réseau d'antennes est pilotée par une
chaîne d'émission associée. Chaque chaîne d'émission comprend notamment des
moyens
de modulation de phase, ainsi que des moyens de déphasage.
Afin d' optimiser l' utilisation des moyens déj à existants, on réutilise
chaque réseau
d'antennes pour créer un faisceau d'émission d'un signal de contrôle.
Le réseau d' antennes utilisé peut être un réseau d' antennes coplanaires ou
non
coplanaires. Dans le cas d' un réseau d' antennes coplanaires, les antennes
sont
équiespacées d'une distance inférieure à la demi-longueur d'onde de la
fréquence
maximale utilisée dans le secteur angulaire couvert par le réseau.
On présente maintenant, en relation avec la figure 1, un premier mode de
réalisation du procédé selon l'invention d'émission d'un signal de contrôle.
Ce premier mode de réalisation du procédé selon l'invention repose sur
l'affectation au signal de contrôle, dans au .moins une des chaînes
d'émission, d'un
décalage temporel spécifique prédéterminé. Cela permet la création d'un
faisceau dit
vibrant qui prend successivement au moins certaines des différentes positions
angulaires.
Une telle vibration du faisceau entraîne une diffusion sensiblement
isotropique du signal
de contrôle dans la plage angulaire comprise entre les positions extrêmes que
le faisceau
peut occuper.
Dans ce premier mode, le procédé comprend
- Selon le premier mode de réalisation de la présente invention : une étape 11
d'affectation au signal de contrôle d'un décalage temporel spécifique
prédéterminé
dans au moins une des chaînes d'émission du réseau d'antennes ;
- de façon classique : une étape 12 de transformation propre à chaque type de
signal. Ainsi, cette étape est effectuée de manière indépendante pour les
signaux
de trafic et le signal de contrôle et comprend elle-même, pour chaque chaîne
d'émission
- une étape 121 de modulation de phase multiporteuse, du signal de contrôle
et des signaux de trafic ;
- une étape 122 de modulation d' amplitude multiporteuse, permettant la
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modulation d' amplitude propre aux différents signaux de trafic et du signal
de contrôle ;
- une étape 123 de déphasage de chaque signal de contrôle affecté à une
chaîne d'émission, de manière à ce que, par exemple dans le cas d'un
réseau d'antennes coplanaires équiespacées d'une distance d, chaque
chaîne i subit un déphasage d~;, après une étape de modulation, de la
forme suivante : d~i=duo*i , avec d~p=(2*~*d*sin(A))/L, où B
correspond à la direction angulaire moyenne désirée du faisceau vibrant
mesurée algébriquement par rapport à la médiatrice du plan du réseau
d'antennes et L correspond à la longueur d'onde correspondant à la
fréquence centrale utilisée du signal de contrôle émis ;
- une étape 124 de sommation des contributions propres sur des porteuses
distinctes, d'une part, aux différents signaux de trafic et, d'autre part, au
signal de contrôle ;
- une étape 13 de conversion numériquelanalogique ;
- une étape 14 de mélange d'émission, permettant de transposer en fréquence
radio,
sur chaque chaîne d'émission, les signaux de trafic et le signal de contrôle
initialement en bande de base ; une même référence en fréquence étant au
préalable
distribuée en phase à chaque chaîne d'émission, de manière à ce que chaque
chaîne d'émission soit cohérente ;
- une étape 15 d'amplification, permettant d'amplifier en puissance, sur
chaque
chaîne d'émission, les signaux de trafic et le signal de contrôle ;
- une étape 16 d'émission lors de laquelle chaque antenne émet avec une phase
et
une amplitude propres le signal de contrôle et les signaux de trafic.
Il est clair que l'étape 121 de modulation de phase multiporteuse et 122 de
modulation d' amplitude multiporteuse peuvent être effectuées simultanément
par exemple
au moyen d'un DSP (pour "Digital Signal Processing" en anglais).
Il est à noter que les étapes 12 de transformation, 13 de conversion
numérique/analogique) 14 de mélange d'émission, 15 d'amplification et 16
d'émission
sont des étapes effectuées de façon classique pour créer un faisceau
d'émission de
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signaux de trafic.
Selon une variante de l'invention, (étape 12 de transformation peut être
intervertie
avec l'étape 11 d'affectation d'un décalage temporel.
Ainsi, selon l'invention, le faisceau d'émission du signal de contrôle vibre
(cf
flg.3 décrite ci-dessous). En d'autres termes, ce faisceau occupe
successivement, au
rythme imposé par les bits de la modulation de phase, différentes positions
angulaires
comprises dans la plage angulaire associée au réseau d'antennes. Du fait de la
nature
aléatoire des bits de la modulation de phase, les différentes positions
occupées le sont
également de manière aléatoire. Un éventuel codage (cryptage et/ou
chiffrement) opéré
lors de la modulation accentue encore le caractère aléatoire des différentes
positions
prises. La couverture engendrée correspond à une diffusion sensiblement
isotropique.
Cette diffusion est d'autant plus isotropique, vue des stations mobiles, que
la
vibration est rapide.
La vitesse de vibration du faisceau dépend de la vitesse de modulation. Si
cette
vitesse de vibration est élevée, l'égaliseur/démodulateur/décodeur de canal
d'une station
mobile se situant dans la zone d'émission du faisceau vibrant, lisse l'effet
de vibration.
En effet, il ne dispose pas du temps nécessaire pour établir une différence
entre deux
positions successives du faisceau vibrant.
Ainsi, la dispersion temporelle du signal composite émis par le réseau d'
antennes
d'une station de base se comporte, vue par les stations mobiles, comme une
diversité de
trajets supplémentaires qui s' ajoute à celle du canal de propagation. A ce
titre,
l' égaliseur/démodulateur/décodeur de la station mobile, dans la limite de la
fenêtre
temporelle d'égalisation, capture les différents trajets et les traite de la
même façon. Une
telle caractéristique peut être utilisée avantageusement pour des cellules de
taille
relativement petite. En effet, les stations mobiles présentent une importante
marge
d'égalisation car le canal est dispersé sur une durée faible par rapport au
pire cas des
grandes cellules rurales, pour lesquelles les stations mobiles sont
dimensionnées. Une
telle marge permet, en zone urbaine/suburbaine, d' améliorer la capacité du
système par
formation de faisceau sur les canaux de trafic.
On appelle retard élémentaire dT le retard de modulation entre deux chaînes
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d' émission correspondant à deux antennes adj acentes. On choisit ce retard
élémentaire dT
de façon qu' il permette à l'égaliseur de ne pas perdre le signal de contrôle.
Pour cela, le
retard élémentaire dT est par exemple tel que la différence de phase induite
est de l'ordre
de quelques dizaines de degrés lorsqu'il se présente un saut ou une rotation
de phase, par
exemple de 60~ à 90~, entre deux bits successifs du signal modulant. Un
décalage
élémentaire dT, égal à une fraction d'une période bit est avantageux.
Par exemple pour un faisceau créé par 4 antennes associées à 4 chaînes
d'émission, chacune de ces 4 chaînes d'émission peut être affectée d'un
décalage
temporel parmi 4 décalages temporels répartis uniformément sur deux périodes
bits (soit
les quatre décalages suivants : -(3/4)*Tb;c ; -(1/4)*Tb;c ; +C1/4)*Tbic ;
+(3/4)*Tb;c, avec
Tb;c la période bit de modulation). Le nombre de périodes bit sur lesquelles
sont répartis
les décalages temporels est de préférence inférieur à la capacité de
l'égaliseur de la station
mobile. De cette manière, l' égaliseur peut également s' occuper des canaux de
trafic.
Par ailleurs, pour équilibrer les différences de phase dues à la vibration du
faisceau autour de la direction angulaire moyenne désirée, les décalages
temporels sont
répartis de part et d'autre d'une référence temporelle propre à la station de
base. Une telle
répartition permet de ne pas biaiser l'estimation de cette référence
temporelle effectuée par
les stations mobiles. Une telle caractéristique de répartition équilibrée peut
être notamment
utilisée pour le traitement des changements de cellules etlou de secteurs (ou
"handovers"
en anglais) d'une même cellule mettant en oeuvre le procédé d'émission du
signal de
contrôle selon l' invention.
Le procédé selon l'invention permet de distribuer le signal de contrôle à
plusieurs
antennes et donc de diminuer la puissance nécessaire. En termes
d'amplification, on
constate que la contribution s'en trouve diminuée de la valeur suivante :
10*loglp(n), avec
n le nombre d'antennes utilisées pour émettre le signal de contrôle. Avec n=4,
le gain en
puissance est ainsi de 6 dB.
Le procédé selon (invention permet également de réduire considérablement les
zones d'évanouissement (ou zones de "fading").
Il est à noter que la mise en oeuvre du procédé de l' invention ne nécessite
aucune
modification matérielle au niveau des stations mobiles. Du côté de la station
de base, les
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modifications à apporter sont faibles. En effet, l'étape 11 d'affectation d'un
décalage
temporel au signal de contrôle modulé revient simplement à récupérer une
sélection de
certains échantillons de la modulation numérique utilisée.
On présente maintenant, en relation avec le schéma de la figure 2a, un premier
5 mode de réalisation d'une station de base selon l'invention, mettant en
oeuvre le procédé
de la figure 1.
Dans ce premier mode de réalisation, la station de base comprend des moyens 21
d'affectation d'un décalage temporel à un signal de contrôle 20, dans au moins
une chaîne
d'émission 201 à 204. Par souci de simplification, on n' a pas représenté les
canaux de
10 trafic.
Il est clair que toutes les chaînes d'émission 201 à 208 ne sont pas forcément
affectées par ce décalage temporel du signal de contrôle. Les chaînes
d'émission 204 à
208 non affectées peuvent être réservées au seul traitement des signaux de
trafic.
Les moyens 21 d'affectation d'un décalage temporel sont alimentés par le
signal
15 de contrôle 20, et affectent à ce dernier un décalage temporel distinct
pour chaque chaîne
d'émission. Par exemple, les moyens 21 ~, 212, 213, 214 d'affectation d'un
décalage
temporel des chaînes d'émission 201 à 204 affectent respectivement le signal
de contrôle
des décalages temporels suivants : OT 1 ; 0T2 ; ~T3 ; OT4. Les moyens 21
d'affectation
d'un décalage temporel au signal 20 de contrôle dans les 4 chaînes d'émission
délivrent
un signal 20 de contrôle décalé dans le temps d'une fraction de période bit de
modulation.
De cette façon, le faisceau d'émission résultant prend successivement au moins
certaines
des positions angulaires à une vitesse liée à celle de la modulation de phase
et pelnet ainsi
une diffusion sensiblement isotropique du signal de contrôle dans une plage
angulaire
prédéterminée.
De façon classique, chacune des antennes 261 à 268 émet un signal fourni par
la
chaîne d'émission associée et contribue à la création du faisceau d'émission
des signaux
de trafic. Selon l' invention, au moins certaines 27 des antennes émettent en
outre le signal
de contrôle. Il est clair que les antennes 261 à 268 peuvent aussi être
utilisées uniquement
pour l'émission du signal de contrôle. Il est clair également que le réseau
d'antennes peut
aussi être utilisé pour créer des faisceaux de réception des signaux émis par
les stations
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16
mobiles. Les antennes 27 émettent le signal de contrôle, décalé temporellement
de façon
différente selon la chaîne d'émission 20l à 204 empruntée, de façon à créer un
faisceau
vibrant tel qu'illustré sur la figure 3.
On présente maintenant, en relation avec la figure 2b, une chaîne d' émission
205
d'émission de type connue et mise en oeuvre dans les différents modes de
réalisation
d'une station de base selon l'invention.
De façon classique, une station de base comporte, pour chaque chaîne
d'émission,
des moyens 22 de transformation, des moyens 23 de conversion
numérique/analogique,
des moyens 24 de mélange d'émission, des moyens 25 d'amplification et des
antennes
26, utilisés pour traiter les signaux de trafic. Les moyens 22 de
transformation
comprennent de façon classique, des moyens 221 d'affectation d'un jeu de
coefficients de
déphasage, des moyens 222 de déphasage, des moyens 223 de modulation
multiporteuse
de phase, des moyens 224 d' affectation d' un j eu de coefficients d'
amplitude, des moyens
225 de modulation multiporteuse d' amplitude et des moyens 226 de sommation
des
contributions des différents signaux.
Les moyens 22 de transformation des chaînes d' émission 20S à 208 (cf figure
2a)
sont alimentés à haut débit uniquement par les différents signaux 22a de
trafic destinés à
transporter différentes données propres aux différentes communications qui ont
cours
avec différentes stations mobiles dans la cellule associée à la station de
base. Ces moyens
22 de transformation des chaînes d' émission 205 à 208 permettent de moduler
en phase et
en amplitude les signaux 22a de trafic et/ou de les déphaser et/ou de sommer
la
contribution des différents signaux 22a de trafic. Pour cela, les moyens 222
de déphasage
déphasent les signaux de trafic 22a à l' aide des coefficients de déphasage
fournis par les
moyens 221 d'affectation d'un jeu de coefficients de déphasage. Ces moyens 222
permettent notamment d'effectuer un déphasage relatif d~; entre les
différentes chaînes
d'émission 20l à 208, tenant compte de la topologie du réseau d' antennes mis
en oeuvre.
De cette façon, les moyens 222 de déphasage permettent de pallier aux
différences dues
notamment à la distance séparant les différentes antennes d'un réseau
d'antennes
coplanaires.
De même, les moyens 225 de modulation multiporteuse d' amplitude modulent en
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17
amplitude les signaux de trafic, pour les différentes chaînes d'émission 201 à
208, à
l' aide des coefficients d' amplitude fournis par les moyens 224 d'
affectation d'un jeu de
coefficients d'amplitude.
En outre, les moyens 226 de sommation des contributions des différents signaux
effectuent l' addition des différentes contributions des différents signaux
22a de trafic.
Les moyens 22 de transformation des chaînes d'émission 201 à 204 (cf figure
2a)
sont en outre alimentés, selon l' invention, par le signal de contrôle 22b (en
pointillé sur la
figure 2b) décalé dans le temps.
Les moyens 221 d'affectation d'un jeu de coefficients de déphasage, 222 de
déphasage, 223 de modulation multiporteuse de phase, 224 d' affectation d' un
jeu de
coefficients d' amplitude, 225 de modulation multiporteuse d' amplitude et 226
de
sommation des contributions des différents signaux peuvent également, selon l'
invention,
traiter selon la technique décrite précédemment le signal de contrôle 22b
décalé dans le
temps pour les chaînes d'émission 201 à 204. De cette manière, les moyens 22
de
transformation des chaînes d'émission 201 à 204 délivrent un signal décalé
dans le temps
et transformé aux moyens 23 de conversion numérique/analogique.
Ces moyens 23 de conversion numérique/analogique sont alimentés des chaînes
d' émission 20l à 208 par des données numériques concernant les signaux de
trafic
transformés. Les moyens 23 de conversion numérique/analogique des chaînes d'
émission
201 à 204 sont en outre alimentés par le signal de contrôle décalé dans le
temps et
transformé (par les moyens 22 de transformation). Les moyens 23 de conversion
numérique/analogique transforment les données numériques reçues en des données
analogiques. Ces moyens 23 délivrent, sous forme analogique aux moyens 24 de
mélange d'émission, pour les chaînes d'émission 20l à 208 les signaux de
trafic 22a, et
en outre pour les chaînes d'émission 201 à 204 le signal de contrôle décalé
dans le temps
et transformé.
Les moyens 24 de mélange d'émission pour les chaînes d'émission 201 à 208
sont alimentés sous forme analogique par les signaux de trafic transformés, et
en outre
pour les chaînes d'émission 201 à 204, par le signal de contrôle décalé dans
le temps et
transformé. A ce stade, de tels signaux pour les chaînes d'émission 201 à 208
sont en
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18
bande de base. Les moyens 24 de mélange d'émission permettent ainsi de ramener
les
signaux initialement én bande de base, en fréquence intermédiaire ou fréquence
radio. Les
moyens 24 de mélange d'émission délivrent aux moyens 25 d'amplification, pour
les
chaînes d' émission 201 à 208 les signaux de trafic, et en outre pour les
chaînes
d'émission 201 à 204 le signal de contrôle décalé dans le temps et transformé,
tous portés
à la fréquence radio.
Les moyens 25 d' amplification amplifient pour les chaînes d' émission 20l à
208
les signaux de trafic, et en outre pour les chaînes d' émission 20l à 204 le
signal de
contrôle décalé dans le temps et transformé. Il est à noter que la puissance
du signal de
contrôle doit être telle que le faisceau généré via les chaînes d' émission
201 à 204
parvienne aux limites de la cellule. Les signaux amplifiés par les moyens 25
d'amplification alimentent les antennes 26 (cf figure 2a).
On présente maintenant, en relation avec la figure 3, un tel faisceau vibrant
généré
par la station de base de la figure 2, mettant en oeuvre le procédé de la
figure 1.
De façon classique, un réseau 30 d' antennes crée un premier faisceau 34
d' émission d' un signal de trafic. Pour chaque canal de ce signal de trafic,
ce premier
faisceau 34 prend une position fixe dans une plage angulaire 32 délimitée par
des
positions extrêmes 35 et 36.
Selon l'invention, ce réseau 30 d'antennes crée en outre un second faisceau 33
pour l'émission du signal BCCH. Ce second faisceau 33 occupe successivement
plusieurs positions entre les positions extrêmes 35 et 36. Par souci de
simplification,
outre la position 33, seule une autre position 31 a été représentée (en
pointillés) sur la
figure 3. Il est clair qu'en réalité, il existe de nombreuses positions prises
par le second
faisceau vibrant 33. Les positions occupées par le faisceau 33 sont prises,
d'une part de
manière aléatoire, car la nature des bits de la modulation est également
aléatoire, et d' autre
part, au rythme de la vitesse de la modulation de phase. En outre, le codage
(cryptage
et/ou chiffrement) accentue la nature aléatoire des positions occupées. Cela
confere une
nature isotropique à la couverture du faisceau 33 correspondant. Le faisceau
peut par
exemple varier de +/- 60~ sur deux périodes bits, de façon à couvrir un
secteur total de
120~.
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19
La puissance d'énnission du signal de contrôle est telle que le second
faisceau 33
présente une longueur correspondant au rayon de la cellule, afin que la
vibration conduise
à une couverture complète d' un secteur de la cellule. Il est à noter que la
puissance étant
distribuée sur plusieurs antennes, la puissance nécessaire par antenne est
considérablement réduite. En conséquence, le coût relatif à l'émission de
puissance est
également réduit.
On présente maintenant, en relation avec les figures 4 à 6, un second mode de
réalisation du procédé et de la station de base selon l'invention d'émission
d'un signal de
contrôle.
Le second mode de réalisation du procédé selon l' invention consiste à former
(cf
fig.6) une pluralité de faisceaux indépendants 611 à 61 g, chacun ayant une
puissance
nominale sensiblement égale à celle d' une porteuse de trafic. En d' autres
termes, chaque
antenne transmet une combinaison d'une pluralité de porteuses du signal de
contrôle,
chacune à la même fréquence mais avec une phase différente en tant que
contributions
indépendantes à différents faisceaux.
Comme présenté sur l'organigramme de la figure 4, quelques étapes sont
communes aux premier et second modes de réalisation, à savoir les étapes 12 de
transformation, 13 de conversion numérique/analogique, 14 de mélange d'
émission, 1 S
d'amplification et 16 d'émission. Le second mode de réalisation se distingue
du premier
en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- définition (41 ) d' au moins deux ensembles d' antennes parmi la pluralité
d' antennes du réseau. Chaque ensemble d' antennes ainsi défini est destiné à
former un faisceau propre au signal de contrôle ;
- association (42) d'un ensemble de chaînes d'émission distinct à chaque
ensemble
d'antennes, à raison d'une chaîne d'émission par antenne ;
- affectation (43) à chaque ensemble i de chaînes d'émission d'un jeu de
coefficients de déphasage cpk,i distinct, correspondant à une position
angulaire
particulière du faisceau. Chaque coefficient du jeu définit le déphasage cpk,i
effectué par des moyens 222 de déphasage de l'une des chaînes k d'émission de
l'ensemble i de chaînes d'émission.
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De cette manière, chacun des ensembles d' antennes crée dynamiquement un
faisceau d'émission dans une direction angulaire moyenne propre. Les faisceaux
créés par
les différents ensembles d' antennes, dits faisceaux superposés, se
distinguent les uns des
autres par leur phase. De même, on peut affecter chaque ensemble i de chaînes
d' émission
5 d'un jeu de coefficients d'amplitude pk,; distinct, correspondant à une
amplitude
particulière du faisceau associé. Chaque coefficient du jeu définit l'
amplitude pk,i effectué
par les moyens 222 (cf figure 2b) de déphasage. Pour couvrir un secteur donné,
il est
ainsi possible de superposer autant de faisceaux que nécessaires, chacun ayant
une
largeur et une amplitude choisies.
10 En outre, le procédé comprend une étape 12 de transformation propre à
chaque
type de signal (trafic ou contrôle) et comprenant elle-même les étapes
classiques 121 à
124 explicitées pour le premier mode de réalisation. Cependant, selon le
second mode de
réalisation de la présente invention, on joue sur les jeux de coefficients de
déphasage cpk,;
et d' amplitude pk,l .
15 Il est clair que les étapes 441 de modulation de phase et 442 d' amplitude
peuvent
être effectuées par exemple de façon simultanée par traitement du signal dans
un DSP
(pour "Digital Signal Processing" en anglais).
Il est clair que la puissance affectée à chaque antenne d' un ensemble d'
antennes
est directement proportionnel au nombre d' antennes.
20 Par ailleurs, lorsque chaque faisceau met en oeuvre un nombre N (N=8 dans
notre
cas) de chaînes adjacentes, les P (P=2 dans notre cas) faisceaux peuvent
utiliser une partie
ou l'ensemble des antennes du réseau d'antennes. Cependant, une minimisation
du
nombre d'antennes contribuant à l'émission de signaux appartenant à des
faisceaux
différents permet de réduire la variation de puissance entre les différentes
antennes, ainsi
que les contraintes de dimensionnement des moyens d' amplification utilisés
dans les
chaînes d'émission. Cela induit l'utilisation d'un maximum d'antennes du
réseau
d'antennes, et contribue, en conséquence, au caractère homogène d'utilisation
des
moyens d'amplification et des antennes du réseau utilisés.
On présente maintenant, en relation avec la figure 5, un second mode de
réalisation d'une station de base selon l'invention, mettant en oeuvre le
procédé de la
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21
figure 4.
Une telle station de base comprend, de façon classique, des chaînes d'émission
511 à 51 g et 521 à 52 g formant, dans notre cas, deux ensembles distincts de
chaînes
d'émission. Chacune de ces chaînes d'émission 511 à 51 g et 521 à 52g
comprend, de
façon classique, les mêmes moyens que ceux de la chaîne d'émission 205 décrite
pour la
figure 2b. Chacun de ces ensembles de chaînes d'émission permet la formation
d'un
faisceau. Pour simplifier la figure, on ne fait apparaître que deux ensembles
de chaînes
d'émission.
Selon l'invention, la station de base comprend au moins un ensemble 26
d' antennes, au moins deux ensembles 511 à 51 g et 521 à 52g de chaînes
d'émission
distincts, associés chacun à un des ensembles 26 d' antennes (à raison d' une
chaîne
d' émission par antenne). Les moyens 221 (cf figure 2b) d' affectation
affectent chaque
ensemble 511 à 51g et 521 à 52g de chaînes d'émission d'un jeu de coefficients
de
déphasage cpk,; , avec k le numéro de la chaîne d'émission dans l'ensemble i
de chaînes
d'émission 1 <_ k <_ N et 1 <_ i <_ P, distinct correspondant à une position
angulaire
particulière du faisceau. Chaque coefficient du jeu définissant le déphasage
effectué par
les moyens 222 de déphasage de l' une 511 à 51 g ou 521 à S 2 g des chaînes d'
émission de
l' ensemble.
De cette façon, chacun des ensembles 26 d' antennes crée dynamiquement un
faisceau d'émission dans une direction angulaire moyenne propre (cf figure 6
décrite ci-
dessous). Les faisceaux créés par les différents ensembles d' antennes, dits
faisceaux
superposés, se distinguent les uns des autres par leur phase.
Les moyens 221 (cf figure 2b) d'affectation d'un déphasage délivrent un jeu de
coefficients de déphasage cpk,; aux moyens 222 de déphasage de chaque chaîne
511 à 51 g
et 521 à 52g d'émission, qui déphasent en fonction de ce jeu de coefficients
le signal de
contrôle 20. Ce jeu de coefficients de déphasage cpk,; permet de fixer le
déphasage à
effectuer par les moyens 222 de déphasage. Ces moyens 222 délivrent le signal
de
contrôle déphasé à des moyens 225 de modulation multiporteuse d' amplitude.
De même, on prévoit des moyens 224 d' affectation à chaque ensemble S 11 à 51
g
et 521 à 52g de chaînes d'émission d'un jeu de coefficients d'amplitude pK,;,
avec k le
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22
numéro de la chaîne d' émission dans l' ensemble i de chaînes d' émission 1 <_
k <_ N et
1 <_ i <_ P, distinct, correspondant à une forme particulière du faisceau. Les
moyens 224
d' affectation délivrent le jeu de coefficients d' amplitude pk,i par exemple
aux moyens 22S
de modulation multiporteuse d' amplitude. Ces moyens 225 modulent en amplitude
le
signal de contrôle déphasé. Les différences d' amplitude entre les
coefficients d' amplitude
p k,; affectés à chaque chaîne 511 à 518 et 521 à 528 d' émission permettent
de contrôler la
forme des faisceaux correspondants. Cela permet d' obtenir des relations de
puissance
différentes entre la porteuse du signal de contrôle et les porteuses des
signaux de trafic sur
chaque chaîne. Dans notre exemple, le rapport d' une valeur de 8 est
globalement conservé
entre la puissance de la porteuse du signal de contrôle et celle de n'importe
lequel des
signaux de trafic, pour les 8 chaînes des deux ensembles de chaînes d'émission
511 à 518
et 521 à 528 d'émission prises ensemble.
Par ailleurs, les moyens 222 de déphasage affectent chaque chaîne d'émission
d' un déphasage relatif d ~k,i, avec k le numéro de la chaine d' émission dans
l' ensemble i
de chaînes d' émission 1 <_ k <_ N et 1 <_ i <_ P pour former un faisceau
tenant compte de la
topologie du réseau d' antennes utilisé.
Chaque chaîne 51 I à 518 et 52 i à 52 8 d' émission permet d' émettre le
signal de
contrôle sur une porteuse avec une amplitude p k,; , un déphasage cpk,; et un
déphasage
relatif d~k,; contrôlés. Ces jeux de coefficients de déphasage cpk,i et
d'amplitude pk,; sont
fixés et appliqués à chaque modulation sur la porteuse du signal de contrôle.
Ces jeux
correspondent notamment à un filtre de type spatial FIR paramétré par des
coefficients
complexes. Des moyens 531 à 53 8 de sommation permettent de sommer les signaux
provenant d'au moins deux chaînes d'émission appartenant à deux ensembles de
chaînes
d'émission différents. En effet, il est avantageux qu'une même antenne située
en aval de
chacun de ces moyens 531 à 538 de sommation contribue à l'émission de
faisceaux
différents.
Les moyens 22 (cf figure 2b) de transformation affectent le signal de contrôle
sur
chaque chaîne k de l' ensemble i de chaînes d' émission d' un coefficient d'
amplitude p k,;)
d'un coefficient de déphasage cpk,~ et d'un déphasage relatif d~k,;, avec 1 <_
k <_ (N=)8 le
numéro de chaîne dans l'ensemble de chaînes d'émission et 1 <_ i <_ (P=)2 le
numéro
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23
d'ensemble de chaînes d'émission.
On notera en résumé que le second mode de réalisation de l'invention ne
nécessite
aucun moyen nouveau. Seuls les jeux de coefficients de déphasage cpk,; sont
modifiés par
rapport à la création d' un faisceau de trafic. Cependant, il est clair que l'
on peut également
agir sur les jeux de coefficients d'amplitude et déphasage relatif.
Les moyens 225 (cf figure 2b) de modulation multiporteuse d' amplitude
délivrent
le signal de contrôle déphasé et modulé en amplitude à des moyens 23 de
conversion
numérique/analogique. Ces moyens 23, ainsi que les moyens 24 de mélange
d'émission,
25 d'amplification et les antennes 26 ont déjà été décrits pour le premier
mode de
réalisation (cf figure 2b).
On présente maintenant, en relation avec la figure 6, des faisceaux superposés
créés par la station de base de la figure 5.
Le réseau 60 à 8 antennes, d' après l' exemple précédent, crée en même temps
huit
faisceaux 611 à 61$ superposés dans la plage angulaire 62 (c'est-à-dire entre
les positions
extrémales 65 et 66).
Chaque faisceau possède une direction moyenne qui lui est propre, ainsi qu'
une
puissance égale à la puissance nominale affectée d'une porteuse de trafic
quelconque.
De cette manière, la couverture totale, correspondant à la somme des
couvertures
des faisceaux superposés moins les superficies communes aux faisceaux
superposés,
équivaut à la supe~cie de couverture de la plage angulaire. En d'autres
termes, le signal
de contrôle est diffusé par les faisceaux superposés, de façon sensiblement
isotropique.
On présente maintenant, en relation avec l' organigramme de la figure 7, un
troisième mode de réalisation du procédé selon l' invention. Ce troisième mode
de
réalisation correspond à la combinaison des premier et second modes de
réalisation.
De même que les premier et second modes de réalisation, le troisième mode de
réalisation du procédé de l' invention comprend les étapes 13 de conversion
numérique/analogique, 14 de mélange d' émission, 15 d' amplification et 16 d'
émission.
En outre, il comprend une étape 70 de traitement comprenant elle-même
- les étapes 41 de définition d'ensembles d'antennes, 42 d'association d'un
ensemble de chaînes d'émission à chaque ensemble d'antennes, 43
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24
d'affectation à chaque ensemble de chaînes d'émission d'un jeu de
coefficients de déphasage et 12 de transformation propre à chaque type de
signal (cf second mode de. réalisation) ;
- l' étape 11 d' affectation au signal de contrôle, effectué ici pour au moins
l'un des ensembles de chaînes d'émission, d'un décalage temporel (cf
premier mode de réalisation).
L' étape 11 permet pour au moins l' un des ensembles de chaînes d' émission,
d' affecter au signal de contrôle un décalage temporel spécifique prédéterminé
dans au
moins une ou plusieurs des chaînes d'émission de l'ensemble. De cette manière,
un ou
plusieurs des faisceaux superposés sont en outre vibrants chacun autour d'une
direction
angulaire propre. Cette direction angulaire propre correspond à la direction
moyenne par
rapport aux différentes positions angulaires prises successivement par le
faisceau vibrant.
On présente maintenant, en relation avec la figure 8, un troisième mode de
réalisation d' une station de base selon l' invention, mettant en oeuvre le
procédé de la
figure 7.
La station de base comprend des moyens 81, 82 et 83 de traitement, chacun de
ces
moyens étant affecté à un faisceau. Chacun de ces moyens 81, 82, 83 de
traitement
comporte des moyens 21 d' affectation de décalage temporel et des moyens 22 de
transformation. Ces moyens 22 de transformation ont été déjà décrits en détail
pour le
second mode de réalisation de l' invention.
Le réseau d'antennes 261 à 268 est supposé ici coplanaire. Chaque chaîne k
d'un
même ensemble i de chaînes d'émission subit donc un déphasage : d~k,;= (k-1) *
due;,
avec d~; =(2*~*sin(A))/L, 8 étant la direction angulaire moyenne désirée pour
le faisceau
vibrant, mesurée algébriquement par rapport à la médiatrice du plan du réseau
d' antennes
et L représentant la longueur d'onde correspondant à la fréquence centrale
utilisée pour le
signal émis. Dans l' exemple présenté, trois faisceaux vibrants et superposés
sont générés.
Les moyens 21 d' affectation de décalage temporel sont alimentés par le signal
de
contrôle 20, et délivrent ce signal 22b affecté d'un décalage temporel OTk.;
sur chaque
chaîne k d' émission associée à un ensemble i de chaînes d' émission. Dans l'
exemple
présenté, entre chaque chaîne d'émission d'un même ensemble i de chaînes
d'émission, il
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existe un décalage temporel élémentaire 0T; tel que OTk,; _ ((k-1) * OT;).
De cette façon, un premier ensemble 85 de 4 antennes 261 à 264 est associé à
un
premier ensemble 81 de 4 chaînes d' émission 811 à 814, affectant le signal de
contrôle
d' un décalage temporel égal respectivement à 0 *OT 1, 1 *OT I , 2 *OT 1, 3
*~T 1. Un
5 second ensemble 86 de 4 antennes 263 à 266 est associé à un second ensemble
82 de 4
chaînes d' émission 82l à 824, affectant le signal de contrôle d' un décalage
temporel égal
respectivement à 0 *OT2, 1 *OT2, 2 *~T2, 3 *~T2. Enfin, un troisième ensemble
87 de 4
antennes 265 à 268 est associé à un troisième ensemble 83 de 4 chaînes
d'émission 83l à
834, affectant le signal de contrôle d'un décalage temporel égal
respectivement à 0 *OT3,
10 1 *OT3, 2 *OT3, 3 *OT3.
Chacun de ces trois ensembles de chaînes d' émission est associé à un faisceau
vibrant distinct (cf figure 9 décrite ci-dessous).
On notera qu' une même antenne peut appartenir à plusieurs ensembles d'
antennes
et donc contribuer à l' émission de faisceaux différents. Par exemple, l'
antenne 263
15 appartient aux premier et second ensembles d' antennes et reçoit les
signaux des chaînes
d'émission 813 et 82l. Ainsi, le signal de contrôle émis S(t) peut s'écrire de
la forme
suivante
S(t)=modul(BCCH(t-2*OT1))*p3,t*~ '~3~~ + modul(BCCH(t-0*OT2)*pi,2*~ '~~~2~
Les moyens 21 d' affectation de décalage temporel délivrent aux moyens 22 de
20 transformation le signal de contrôle décalé temporellement, par exemple
d'une valeur
OTk,; _ ((k-1)*~T;), avec k le numéro de la chaîne d'émission dans l'ensemble
i de
chaînes d'émission.
Les moyens 22 (cf figuré 2b) de transformation affectent le signal de contrôle
sur
chaque chaîne k de l'ensemble i de chaînes d'émission d'un coefficient
d'amplitude pk,;,
25 d'un coefficient de déphasage cpk,; et d'un déphasage relatif d~k,;, avec 1
<_ k <_ (N=)3 le
numéro de chaîne dans l' ensemble de chaînes d' émission et 1 <_ i <_ (P=)4 le
numéro
d'ensemble de chaînes d'émission. Une telle affectation de ces différents jeux
a été décrite
plus en détail pour le deuxième mode de réalisation (cf figure 5).
Dans cet exemple, on additionne (via des moyens 84) en amont de la troisième
antenne, les signaux de la troisième chaîne d'émission du premier ensemble de
chaînes
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d'émission avec les signaux de la première chaîne d'émission du deuxième
ensemble de
chaînes d'émission.
De façon classique, une station de base comporte, pour chaque chaîne
d'émission,
des moyens 22 de transformation, des moyens 23 de conversion
numérique/analogique,
des moyens 24 de mélange d'émission, des moyens 25 d'amplification et des
antennes
26. Ces différents moyens ont déjà été décrits pour le premier mode de
réalisation (cf
figure 2b).
De cette manière, on obtient, pour l'exemple présenté, trois faisceaux
superposés
vibrants. Le premier faisceau vibrant est associé au premier ensemble 81 de 4
chaînes 811
à 814 d'émission, qui est affecté aux 4 antennes 261 à 264 du premier ensemble
85
d' antennes. Le deuxième faisceau superposé vibrant est associé au deuxième
ensemble 82
de 4 draines 821 à 824 d'émission, qui est affecté aux 4 antennes 263 à 266 du
deuxième
ensemble 86 d' antennes. Enim, le troisième faisceau superposé vibrant est
associé au
troisième ensemble 83 de 4 chaînes 831 à 834 d'émission, qui est affecté aux 4
antennes
265 à 268 du troisième ensemble 87 d' antennes. Ces trois faisceaux utilisent
donc trois
ensembles 81 à 83 de 4 chaînes d'émission (811 à 8l4, 82l à 824, 831 à 834) et
trois
ensembles 85 à 87 de 4 antennes (261 à 264, 263 à 266, 265 à 268). Ils sont
émis à la
même fréquence, selon des déphasages différents. Cela se traduit par des
directions
angulaires moyennes pointées par ces trois faisceaux différentes, et de
largeur telles que
les faisceaux superposés occupent toute la plage angulaire associée au réseau
d' antennes.
De cette façon, la diffusion du signal de contrôle est isotropique.
On présente maintenant, en relation avec la figure 9, un schéma simplifiê de
trois
faisceaux superposés et vibrants, générés par la station de base de la figure
8.
Un premier faisceau 901 pointe par exemple dans une direction angulaire 8,
présente une largeur b et vibre selon une amplitude angulaire y. Un deuxième
faisceau
902 pointe par exemple une direction angulaire moyenne ( 8 + b), présente une
largeur 8
et vibre selon une amplitude angulaire y. Un troisième faisceau 903 pointe par
exemple
une direction angulaire moyenne (8 + 2*8), présente une largeur 8 et vibre
selon une
amplitude angulaire y.
Dans cet exemple, ces trois faisceaux présentent donc une largeur b identique.
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L' amplitude angulaire de la vibration y est identique pour chaque faisceau.
En
effet, les décalages temporels élémentaires ~T; sont supposés égaux
(OT 1 = OT 2 = OT3 = OT;) et correspondent à un petit décalage temporel
représentant une
partie fractionnaire de la période bit de la modulation de phase.
Le jeu de coefficients de déphasage { cpl,l à cp4,1 } correspondant au premier
faisceau est tel que la direction angulaire 8 est pointée par le premier
faisceau. Le jeu de
coefficients de déphasage { cp 1,2 à cp4,2 } correspondant au second faisceau
est tel que la
direction moyenne (8 +8) est pointée par le second faisceau. Enfin, le jeu de
coefficients
de déphasage {cpl,3 à cp4,3} correspondant au troisième faisceau est tel que
la direction
moyenne (8 + 2~8) est pointée par le troisième faisceau.
En outre, les 3 jeux de coefficients d'amplitude {pl,l, à p4,1 }, { P i,2, à
P4,2}
{ P l,s ~ à P4>3 ) sont tels que l'amplitude des faisceaux correspondants est
égale au rayon
de la cellule. Ainsi, les trois faisceaux 901 à 903 couvrent l' ensemble du
secteur (soit
120~ au total).
