WO2000064084A1 - Method for reducing interference between users and use thereof in a radio access network - Google Patents

Method for reducing interference between users and use thereof in a radio access network Download PDF

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WO2000064084A1
WO2000064084A1 PCT/FR2000/000958 FR0000958W WO0064084A1 WO 2000064084 A1 WO2000064084 A1 WO 2000064084A1 FR 0000958 W FR0000958 W FR 0000958W WO 0064084 A1 WO0064084 A1 WO 0064084A1
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user
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PCT/FR2000/000958
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French (fr)
Inventor
Hikmet Sari
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Alcatel
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/16Code allocation
    • H04J13/18Allocation of orthogonal codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems
    • H04J13/0007Code type
    • H04J13/004Orthogonal
    • H04J13/0048Walsh

Definitions

  • the subject of the present invention is a method for reducing interference between users, and a use of this method in an access network of radio type.
  • the field of the invention is preferably that of radio access networks using millimeter or sub-millimeter frequencies.
  • These networks are designated in the literature under various names such as LMDS for Local Multipoint Distribution Systems (local distribution system with multiple fixed users).
  • LMDS Local Multipoint Distribution Systems
  • a base station uses a sector antenna and the antenna of a user's terminal is a directional antenna, pointed towards the base station serving a cell in which this terminal is located. It is also possible that the antenna of the base station is not sectoral.
  • MMDS and LMDS due to Hikmet SARI and published in the journal Computer Networks, vol 31, by Elsevier Science Holland in 1999, pages 379 to 393.
  • networks of this type are to constitute an alternative to wired networks (pairs of copper wires, coaxial cables, or optical fibers) already in place in territories and which present performance limits or prohibitive infrastructure costs.
  • the object of the invention is to solve interference problems which arise on the other hand in the use of networks of this type.
  • the antenna of the base station can be omnidirectional, or sectoral.
  • a cell of such a network is made up of several sectors.
  • a sector uses a frequency distinct from the other sectors of the same cell (possibly each sector uses a subset of frequencies, the subsets used in distinct sectors are disjoint).
  • the principle of frequency allocation between neighboring cells aims to minimize the potential interference created in the cellular network.
  • Figure 1 shows an example of an LMDS network, rectangular with 90 ° sectors.
  • References 1, 2, 3 and 4 designate four frequencies or frequency subsets used in this type of cellular network.
  • each cell is made up of a square centered on a base station. These base stations are represented by circles.
  • Each cell is divided into four sectors corresponding to the four sectoral antennas of the base station.
  • the solid lines in FIG. 1 constitute the borders of the sectors belonging to the same cell, the dotted lines represent the borders between cells.
  • Fixed user terminals are represented by dots. For example, points A, B and C represent terminals located in the same sector of the same cell.
  • each of the four sectors is labeled with a number which indicates the frequency, or the set of frequencies, which is (are) assigned to it. It can be seen that all the base stations use the same frequencies, but that the assignment of the frequencies to the various cells of the network is made so that there is no interference between adjacent cells.
  • the signal to interference ratio (C / l) is a function of the user's position.
  • the worst case corresponds to the extreme points located on the horizontal, vertical and diagonal lines of the cells for each base station. Indeed, an antenna associated with the terminals located at these points is directed not only in the direction of its own base station, but also in the direction of the base stations situated on the same horizontal (respectively vertical or diagonal). Given the frequency assignment mode, there is interference with a base station immediately following an adjacent base station, along the horizontal line (respectively vertical, diagonal). However, there is no interference with the adjacent base station.
  • the ratio between the respective lengths of the paths carrying a useful signal and that carrying an interference signal is unfortunately small.
  • the three most unfavorable points are indicated by A, B and C respectively.
  • 2D represents the distance between two neighboring base stations.
  • the terminal B shown in FIG. 2 is located at the cell boundary, on a horizontal straight line joining the base stations of the network together.
  • the same diagram would be applicable at point C, located on a vertical line joining the base stations.
  • a Visera factor introduced over all the distances considered and the final result will remain unchanged.
  • a frequency allocation architecture is decisive in this regard.
  • An operator in a given frequency range, is allocated a frequency band, by definition limited. In this band, it must provide uplink and downlink communications for each sector, taking into account that the base station transmits omnidirectionally or at least sectorally and that the terminals transmit directionally.
  • the choice of such an omnidirectional transmission for a base station is linked to reasons of economy of equipment of the base stations.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks and to propose an access technique in which this interference is no longer a problem.
  • the invention is intended to solve the problems of the downlink, nothing prevents it from also being used in the uplink.
  • the invention therefore recommends using, for the downlink at least, a spread spectrum coding method of the CDMA type with the use of the same frequency in all the sectors.
  • binary symbols transmitted of type +1 or -1 are coded by multiplication by a sequence of 2N coding bits +1 and -1 also.
  • the result of this multiplication is a sequence of 2N binary signals +1 and -1 called chips. These chips are then used to modulate a carrier whose signal is radiated by the antenna of the base station.
  • the spread spectrum factor resulting from this process is 2N.
  • orthogonal coding sequences for example of the Walsh Hadamard WH type, the number of different sequences that can be used is 2N. And so a number of users likely to be simultaneously in this geographic location is 2N per cell if the radiation is omnidirectional and if it associates a sequence with each user.
  • interference to be addressed is only geometric. It mainly affects terminals receiving broadcasts from base stations aligned with respect to them. For example, a receiver at point B in FIG. 2 receives the transmissions from the base stations BTS1 and BTS2 since it points to the base station BTS1. As all the base stations transmit on the same carrier, an interference problem arises at point B. Since the base stations are not synchronized, the orthogonality of coding by coding sequences 2Ni (the coding sequence 2Ni is assigned to the downlink from BTS1 to B) is of no use to protect receiver B from the transmissions of stations BTS2 and BTS3.
  • this double sequence has a first and a second single sequence.
  • Such a solution effectively solves the problem because user B will receive the emissions (intended for it) from the base station BTS1 with a sequence 2Ni2Ni.
  • the sequence 2Ni2Ni is in this case a double sequence of length 4N.
  • the decoding of the chips received by the expected double 2Ni2Ni sequence will be 3dB greater than the decoding of the chips coded by a simple 2Ni sequence.
  • a factor of 3 dB is thus added to the quality of the useful signal received. In some cases, this is sufficient to recognize the useful signal.
  • a symbol to be transmitted can be coded by a triple sequence, a quadruple sequence or any multiple sequence. In this case, there is a gradual gain in signal-to-noise ratio.
  • the subject of the invention is therefore a method of transmitting CDMA type messages between a base station and user terminals in which,
  • symbols of these messages are coded with a coding sequence of 2N bits to produce sequences of 2N chips, and
  • symbols of these other messages are coded with a coding sequence of k2N bits to produce sequences of k2N chips, k being an integer greater than one.
  • Figure 1 an already commented representation of a rectangular cellular network with 90 ° sectors
  • FIG. 2 an already commented representation of an interference scenario in the network of Figure 1
  • FIG. 3 a representation according to the invention of an assignment of orthogonal coding sequences of the CDMA type inside a cell
  • Figure 4 a representation of a preferred generation of a signal encoded with a CDMA technique
  • Figure 5 a representation of interference in an uplink, from a user to a base station
  • Figure 6 a representation of interference in a downlink from a base station to a user
  • Figure n ° 7 a representation of gray areas corresponding to strong interference (descending direction);
  • Figures 8a and 8b a temporal representation of different coding modes of the invention.
  • the networks described above show the limits of TDMA cellular networks.
  • the signal to interference ratio C / l is worth 14dB.
  • the C / l ratio is 9.5 dB. It is proposed with the invention, using a different access technology, to improve these limits, for example by obtaining, for an occupied band 2W, a C / l ratio better than 9.5 dB.
  • a variant of this technique is proposed which makes it possible to significantly increase the C / l ratio associated with the most unfavorable positions.
  • all of the cells in the network, and, inside each cell, all of the sectors, use the same frequency band of width 2W. In this bandwidth it is allowed to use a spreading factor equal to 2N.
  • the number of users per sector is limited to N (ie a total of 4N users per cell) by assigning to each user a particular sequence taken from one of the subsets of N sequences S1 or S2.
  • the preferred characteristics of the cellular network are therefore the following:
  • N two adjacent sectors use subsets of disjoint sequences, each of cardinal N
  • the signal of each user is therefore first spread by a sequence of length 2N and is then multiplied by a sequence PN, also of length 2N, without additional spectral spreading.
  • the multiplication is made chip from the Walsh-Hadamard coder by bits of the PN sequence.
  • This last operation shown in Figure 4, is intended to separate signals from different cells. There is thus no interference between users of the same cell because their respective codes are orthogonal. But a given user is interfering with users from all other cells. The interference is not zero because the different conceivable PN sequences are not orthogonal to each other.
  • the base stations receive interference from a small number of users located in the fields of their sector. This small number, shown schematically in the shaded areas in FIG. 5, is the number of users whose antennas are oriented towards the base station in the center of FIG. 5. The total level of interference is therefore low, and equal for all the users.
  • the interference experienced by a user in the downlink depends on their position within a sector.
  • User A is located at the edge of the sector, on a diagonal line passing through its base station.
  • the antenna of this user is pointed towards his base station which is at a distance ⁇ D.
  • This antenna is also directed to another base station at a distance 3V2E>. If the sector associated with this other base station includes K users, then the ratio C / l is given by
  • User B is located at the edge of the sector, on the horizontal line passing through the base station.
  • User C is also at the edge of the sector, on the vertical line passing through the base station.
  • the antenna of one or other of these users is pointed towards its base station which is at a distance D.
  • This antenna is also directed towards another base station at a distance 3 ⁇ D, and it receives interference from of two sectors of the cell centered around this other base station. If these two sectors include K- ⁇ and K users respectively, then the ratio C / l is given by:
  • a receiver at a point A ' located on the diagonal midway between the end of the sector and the base station, that is to say at the edge of the gray area, receives the signal much more strongly. from its base station as an interfering signal from another base station.
  • the idea of the invention is to assign to the users most disadvantaged by their geographical position within a sector a coding process allowing them to benefit from a gain compared to the other users, in order to compensate for their handicap a priori.
  • the delimitation of zones A, B or C defined in FIGS. 5 or 7 only serves to illustrate this difference in treatment as a function of the geographical position of the user.
  • the invention remains perfectly applicable to zones the limits of which would be different, for example a zone B extending from point B to a point situated beyond or on the contrary below point B 'on the horizontal line joining B and the associated base station.
  • the ratio C / l is greater than 12.5 dB at any point outside of zones B and C.
  • a coding sequence of double length is associated , 4N, or triple or quadruple, instead of a simple length of 2N, for calls descending from a base station with disadvantaged users in zones B and C. This reduces by 3 dB for doubling, or by 4, 8 dB for tripling or 6 dB for quadrupling, for these disadvantaged users, interference from a signal transmitted by another adjacent base station and intended for other users.
  • Nm users have a simple sequence with a coding length of 2N
  • m users have a double sequence with a coding length of 2 x 2N.
  • the real gain in quality is:
  • the net gain is all the better as the number of users requiring a double length sequence is reduced, so that surfaces B and C have a reduced area.
  • the invention is perfectly applicable to fixed radio access systems, where the directivity of the antennas of user terminals is important.
  • 11111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 length 4N 16 are associated with a user 1 -11 -11 -11 -1 s2 - three users have
  • the first chain When the first chain has completed the development of the chips relating to the symbol ai, it immediately begins, under the same conditions, the development of the chips of the symbol a3, while the symbol a2 is still being coded by the second chain. And so on.
  • triple or quadruple length coding sequences are chosen, preferably there will be three strings or four coding chains working simultaneously. It can be seen that by doing so, two symbols (at least) are emitted simultaneously, at least in part. In this case, a suitable receiver must have two decoding channels (three channels, four channels). These chains are put into service simultaneously to alternately decode symbols ai, a2, a3, a4 of a message transmitted to this user.
  • the first double sequence comprises a repetition of the same single sequence (with eight 1 here) while the second double sequence comprises a single sequence (the same as for the first double sequence) and another single sequence complementary to the first single sequence .
  • the two double sequences orthogonal to each other.
  • double sequences are made up of single sequences, it should not unnecessarily neutralize simple orthogonal sequences between them and whose number is limited (to 2N) and thereby limits the number of users in the cell.
  • N 4
  • Either a user in zone B or C with four sequences of length 8N developed from the sequence 11111111 which becomes on the one hand 11111111 11111111 which itself becomes 11111111 11111111 11111111, and 11111111 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1, and on the other hand 11111111 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 which becomes 11111111 -1-1-1-1-1-1 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1, and 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 11111111.
  • a user in zone A with two sequences of length 4N developed from the sequence 1-11-11-11-1 which becomes on the one hand 1-11-11-11-1 1-11-11-11- 1 and on the other hand 1-11-11-11-1 -11-11-11-11.
  • T (N - mi - m 2 ) + 4 ⁇ r ⁇ i ⁇ + 2 ⁇ m 2
  • factor 4 expresses the lengthening by a factor of 4 of the sequences assigned to users in zones B or C;
  • N + 3m, + - total number of single sequences assigned taking into account the assignment of several simple sequences to users in certain areas and the number of simple sequences that would be assigned if all users had a single sequence
  • factor 2 expresses the extension by factor 2 of the simple sequences assigned to users in zone A;
  • the ratio C / l in the absence of elongation of the sequences is 9.5 dB
  • the gross gain due to the lengthening of the sequences is 6 dB
  • the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 1.8 dB.
  • the minimum C / l ratio in zone B or C is 13.7 dB
  • the C / l ratio in the absence of lengthening of the sequences is 12.5 dB
  • the gross gain due to the lengthening of the sequences is by 3 dB
  • the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 1.8 dB.
  • the ratio C / l in the absence of lengthening the sequences is 9.5 dB, the gross gain due to the lengthening of the sequences is 6 dB, and the decrease in gain due to the increase in the number of sequences 0.8 dB.
  • the minimum C / l ratio in zone B or C is 14.7 dB.
  • the C / l ratio in the absence of lengthening of the sequences is 12.5 dB
  • the gross gain due to the lengthening of the sequences is 3 dB
  • the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 0.8 dB.
  • the minimum C / l ratio in zone A is 14.7 dB.
  • An evaluation of the m / N ratios can be carried out by calculating the ratio between the areas of the gray areas of a sector and the sector itself (assuming the user terminals uniformly distributed within a sector). This ratio depends on the directivity of the users' antenna. If the users are distributed homogeneously inside a sector, example (b) corresponds to the case where the whole (Zone B + Zone C) covers 5% of the surface of a sector, the zone Also at 5% and the "not grayed out" area 90%.
  • the user terminals are in practice too numerous to benefit from these engineering techniques.
  • their installation site is basically determined by the domicile of the user, and not by engineering parameters. Unlike base stations, their installation may not require teams that fully understand site engineering techniques.
  • the method described above is of great interest: its implementation is very simple in a so-called fixed service system since it suffices to allocate the extended sequences to user stations whose geographical position corresponds to the areas of high interference. It is also possible, by deducing an interference map from the nature of the terrain and the constructions, to predict the level of interference that a user located in a given location will undergo and therefore to assign a priori the type of sequence suitable for his case, even in the case of a real network. . Digitized models of real terrain have already been established for French territory for example and can be used for this type of calculation.
  • the system could also be used by means of, for example, a location device associated with these stations.
  • the detection conditions can be determined empirically and the user stations can be provided with a switching device which allows to choose or not a redundant mode or a normal mode.

Abstract

Omnidirectional or sectorial emissions are provided in a network of radioelectric links radiated by base stations. User terminals are provided with directional antennae which can be pointed at said base stations. A CDMA mode is an encoding mode for the symbols that are to be emitted before modulation by a carrier. Some user terminals are located in unfavorable zones of said network where they receive parasitic emissions from other base stations that are aligned in the direction in which they are pointed. In order to avoid negative effects of said parasitic emissions, the signals directed at said user terminals are encoded with double-length coding sequences. A transmission quality factor amounting to as much as 3dB can be gained by means of said redundancy. The quality is further increased if the length is also increased.

Description

PROCEDE DE REDUCTION D'INTERFERENCE ENTRE UTILISATEURS ET UTILISATION DANS UN RESEAU D'ACCES RADIO METHOD FOR REDUCING INTERFERENCE BETWEEN USERS AND USE IN A RADIO ACCESS NETWORK
La présente invention a pour objet un procédé de réduction d'interférence entre des utilisateurs, et une utilisation de ce procédé dans un réseau d'accès de type radioélectrique. Le domaine de l'invention est préférentiellement celui des réseaux d'accès radioélectrique utilisant des fréquences millimétriques ou sub-millimétriques. Ces réseaux sont désignés dans la littérature sous diverses appellations telles que LMDS pour Local Multipoint Distribution Systems (système de distribution locale avec multiples utilisateurs fixes). Dans ces réseaux, une station de base utilise une antenne sectorielle et l'antenne du terminal d'un utilisateur est une antenne directive, pointée vers la station de base desservant une cellule dans laquelle se trouve ce terminal. Il est également possible que l'antenne de la station de base ne soit pas sectorielle. Ces systèmes sont présentés dans l'article intitulé "Broadband radio access to home and businesses : MMDS and LMDS" dû à Hikmet SARI et publié dans la revue Computer Networks, vol 31, par Elsevier Science Hollande en 1999, pages 379 à 393.The subject of the present invention is a method for reducing interference between users, and a use of this method in an access network of radio type. The field of the invention is preferably that of radio access networks using millimeter or sub-millimeter frequencies. These networks are designated in the literature under various names such as LMDS for Local Multipoint Distribution Systems (local distribution system with multiple fixed users). In these networks, a base station uses a sector antenna and the antenna of a user's terminal is a directional antenna, pointed towards the base station serving a cell in which this terminal is located. It is also possible that the antenna of the base station is not sectoral. These systems are presented in the article entitled "Broadband radio access to home and businesses: MMDS and LMDS" due to Hikmet SARI and published in the journal Computer Networks, vol 31, by Elsevier Science Holland in 1999, pages 379 to 393.
Des réseaux de ce type ont pour objet de constituer une alternative aux réseaux filaires (paires de fils de cuivre, câbles coaxiaux, ou fibres optiques) déjà en place sur des territoires et qui présentent des limites de performance ou des coûts rédhibitoires d'infrastructure. Le but de l'invention est de résoudre des problèmes d'interférences qui surviennent par contre dans l'utilisation de réseaux de ce type. Dans ces réseaux multipoints d'accès radioélectrique, l'antenne de la station de base peut être omnidirectionnelle, ou sectorielle. Dans le cas sectoriel, une cellule d'un tel réseau est constituée de plusieurs secteurs. Dans une mise en œuvre conventionnelle, un secteur utilise une fréquence distincte des autres secteurs de la même cellule (éventuellement chaque secteur utilise un sous-ensemble de fréquences, les sous-ensembles utilisés dans des secteurs distincts sont disjoints). Le principe d'allocation des fréquences entre cellules voisines a pour but de minimiser les interférences potentielles créées dans le réseau cellulaire.The purpose of networks of this type is to constitute an alternative to wired networks (pairs of copper wires, coaxial cables, or optical fibers) already in place in territories and which present performance limits or prohibitive infrastructure costs. The object of the invention is to solve interference problems which arise on the other hand in the use of networks of this type. In these multi-point radio access networks, the antenna of the base station can be omnidirectional, or sectoral. In the sectoral case, a cell of such a network is made up of several sectors. In a conventional implementation, a sector uses a frequency distinct from the other sectors of the same cell (possibly each sector uses a subset of frequencies, the subsets used in distinct sectors are disjoint). The principle of frequency allocation between neighboring cells aims to minimize the potential interference created in the cellular network.
La figure 1 montre un exemple d'un réseau LMDS, rectangulaire avec des secteurs de 90°. Les références 1 , 2, 3 et 4 désignent quatre fréquences ou sous-ensembles de fréquences utilisés dans ce type de réseau cellulaire. Dans ce type de réseau, chaque cellule est constituée par un carré centré sur une station de base. Ces stations de base sont représentées par des ronds. Chaque cellule est partagée en quatre secteurs correspondant aux quatre antennes sectorielles de la station de base. Les traits en continu de la figure 1 constituent des frontières des secteurs appartenant à une même cellule, les traits en pointillés représentent des frontières entre cellules. Des terminaux fixes d'utilisateurs sont représentés par des points. Par exemple les points A, B et C représentent des terminaux localisés dans un même secteur d'une même cellule.Figure 1 shows an example of an LMDS network, rectangular with 90 ° sectors. References 1, 2, 3 and 4 designate four frequencies or frequency subsets used in this type of cellular network. In this type of network, each cell is made up of a square centered on a base station. These base stations are represented by circles. Each cell is divided into four sectors corresponding to the four sectoral antennas of the base station. The solid lines in FIG. 1 constitute the borders of the sectors belonging to the same cell, the dotted lines represent the borders between cells. Fixed user terminals are represented by dots. For example, points A, B and C represent terminals located in the same sector of the same cell.
On a représenté en grisé une de ces cellules. Au sein d'une cellule, chacun des quatre secteurs est étiqueté par un chiffre qui indique la fréquence, ou l'ensemble de fréquences, qui lui est (sont) assignée(s). On voit que toutes les stations de base utilisent les mêmes fréquences, mais que l'assignation des fréquences aux diverses cellules du réseau est faite de telle sorte qu'il n'y ait pas d'interférence entre cellules adjacentes.One of these cells is shown in gray. Within a cell, each of the four sectors is labeled with a number which indicates the frequency, or the set of frequencies, which is (are) assigned to it. It can be seen that all the base stations use the same frequencies, but that the assignment of the frequencies to the various cells of the network is made so that there is no interference between adjacent cells.
D'autres géométries de réseaux cellulaires peuvent être définies, utilisant des antennes sectorielles d'ouverture angulaire différente, par exemple : 120°, 60° , 45°. Dans tous les cas, la mise en œuvre du réseau exige l'utilisation de plusieurs fréquences par cellule, et génère des interférences entre utilisateurs du système.Other geometries of cellular networks can be defined, using sectoral antennas of different angular opening, for example: 120 °, 60 °, 45 °. In all cases, the implementation of the network requires the use of several frequencies per cell, and generates interference between users of the system.
Le rapport signal sur interférence (C/l) est une fonction de la position de l'utilisateur. Le pire des cas correspond aux points extrêmes situés sur les lignes horizontales, verticale et diagonale des cellules pour chaque station de base. En effet, une antenne associée aux terminaux localisés en ces points est dirigée non seulement dans la direction de sa propre station de base, mais également dans la direction des stations de base situées sur la même horizontale (respectivement verticale ou diagonale). Compte tenu du mode d'assignation des fréquences, il y a interférence avec une station de base suivant immédiatement une station de base adjacente, le long de la ligne horizontale (respectivement verticale, diagonale). Par contre il n'y a pas interférence avec la station de base adjacente.The signal to interference ratio (C / l) is a function of the user's position. The worst case corresponds to the extreme points located on the horizontal, vertical and diagonal lines of the cells for each base station. Indeed, an antenna associated with the terminals located at these points is directed not only in the direction of its own base station, but also in the direction of the base stations situated on the same horizontal (respectively vertical or diagonal). Given the frequency assignment mode, there is interference with a base station immediately following an adjacent base station, along the horizontal line (respectively vertical, diagonal). However, there is no interference with the adjacent base station.
Le rapport entre les longueurs respectives des trajets portant un signal utile et celui portant un signal d'interférence est malheureusement faible. Par exemple, pour le secteur 1 de la station de base en haut à gauche de la figure 1 , les trois points les plus défavorables sont indiqués par A, B et C respectivement. Supposons que 2D représente la distance entre deux stations de base voisines. Un utilisateur aux points B et C au bord de la cellule avec son terminal pointé vers sa station de base (donc à une distance D de celle-ci) interfère avec la station de base située à une distance 5D (D + 2D + 2D). Le terminal B représenté sur la figure 2 est situé en limite de cellule, sur une droite horizontale joignant entre elles les stations de base du réseau. Bien entendu, le même schéma serait applicable au point C, situé sur une verticale joignant les stations de base. Dans le cas diagonal du point A, un facteur Visera introduit sur toutes les distances considérées et le résultat final restera inchangé.The ratio between the respective lengths of the paths carrying a useful signal and that carrying an interference signal is unfortunately small. For example, for sector 1 of the base station at the top left In Figure 1, the three most unfavorable points are indicated by A, B and C respectively. Suppose that 2D represents the distance between two neighboring base stations. A user at points B and C at the edge of the cell with his terminal pointed towards his base station (therefore at a distance D from it) interferes with the base station located at a distance 5D (D + 2D + 2D) . The terminal B shown in FIG. 2 is located at the cell boundary, on a horizontal straight line joining the base stations of the network together. Of course, the same diagram would be applicable at point C, located on a vertical line joining the base stations. In the diagonal case of point A, a Visera factor introduced over all the distances considered and the final result will remain unchanged.
En supposant que toutes les stations de base émettent la même puissance, le rapport signal sur interférence est égal à C/l = 10 log(52) soit 14 dB. Cette description correspond à un système de type TDMA (Time Division Multiple Access, Accès Multiple à répartition dans le temps) ayant quatre canaux de fréquence pour couvrir toute une zone géographique. Si on suppose maintenant qu'il y a juste deux canaux disponibles, le rapport C/l associé aux points les plus défavorables devient C/l = 10 log(32) soitAssuming that all base stations transmit the same power, the signal to interference ratio is equal to C / l = 10 log (5 2 ) or 14 dB. This description corresponds to a TDMA (Time Division Multiple Access) system having four frequency channels to cover an entire geographic area. If we now assume that there are just two channels available, the ratio C / l associated with the most unfavorable points becomes C / l = 10 log (3 2 ) or
9.5 dB. Ceci peut être aisément montré en remplaçant 4 par 2 et 3 par 1 dans les figures 1 et 2. On voit alors clairement qu'il y a dans ce cas interférence entre cellules adjacentes.9.5 dB. This can be easily shown by replacing 4 by 2 and 3 by 1 in Figures 1 and 2. It is then clearly seen that there is in this case interference between adjacent cells.
Le choix d'une architecture d'allocation en fréquence est déterminant à cet égard. Un opérateur, dans une gamme de fréquence donnée se voit alloué une bande de fréquence, par définition limitée. Dans cette bande, il doit prévoir les communications montantes et les communications descendantes, pour chaque secteur, en tenant compte du fait que la station de base émet omnidirectionnellement ou au moins sectoriellement et que les terminaux émettent directionnellement. Le choix d'une telle émission omnidirectionnelle pour une station de base est lié à des raisons d'économie d'équipement des stations de base.The choice of a frequency allocation architecture is decisive in this regard. An operator, in a given frequency range, is allocated a frequency band, by definition limited. In this band, it must provide uplink and downlink communications for each sector, taking into account that the base station transmits omnidirectionally or at least sectorally and that the terminals transmit directionally. The choice of such an omnidirectional transmission for a base station is linked to reasons of economy of equipment of the base stations.
L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et de proposer une technique d'accès dans laquelle ces interférences ne sont plus un problème. Bien que l'invention soit destinée à régler les problèmes de la voie descendante, rien n'empêche qu'elle soit aussi utilisée dans la voie montante. L'invention préconise d'utiliser ainsi, pour la voie descendante au moins, un procédé de codage avec étalement de spectre de type CDMA avec utilisation d'une même fréquence dans tous les secteurs. Avec un tel type de codage, des symboles binaires transmis de type +1 ou -1 sont codés par multiplication par une séquence de 2N bits de codage +1 et -1 également. Le résultat de cette multiplication est une séquence de 2N signaux binaires +1 et -1 appelés chips. Ces chips servent ensuite à moduler une porteuse dont le signal est rayonné par l'antenne de la station de base. Le temps alloué pour l'envoi d'un symbole restant le même, toutes choses égales par ailleurs, le facteur d'étalement de spectre résultant de ce procédé est de 2N. Avec des séquences de codage orthogonales, par exemple de type Walsh Hadamard WH, le nombre de séquences différentes utilisables est de 2N. Et donc un nombre d'utilisateurs susceptibles de se trouver simultanément dans cette situation géographique est de 2N par cellule si le rayonnement est omnidirectionnel et s'il associe une séquence à chaque utilisateur.The object of the invention is to remedy these drawbacks and to propose an access technique in which this interference is no longer a problem. Although the invention is intended to solve the problems of the downlink, nothing prevents it from also being used in the uplink. The invention therefore recommends using, for the downlink at least, a spread spectrum coding method of the CDMA type with the use of the same frequency in all the sectors. With such a type of coding, binary symbols transmitted of type +1 or -1 are coded by multiplication by a sequence of 2N coding bits +1 and -1 also. The result of this multiplication is a sequence of 2N binary signals +1 and -1 called chips. These chips are then used to modulate a carrier whose signal is radiated by the antenna of the base station. Since the time allocated for sending a symbol remains the same, all other things being equal, the spread spectrum factor resulting from this process is 2N. With orthogonal coding sequences, for example of the Walsh Hadamard WH type, the number of different sequences that can be used is 2N. And so a number of users likely to be simultaneously in this geographic location is 2N per cell if the radiation is omnidirectional and if it associates a sequence with each user.
Dans des réseaux d'accès avec antennes d'utilisateurs directives décrits ci-dessus, une interférence à combattre est uniquement géométrique. Elle affecte principalement des terminaux recevant des émissions de stations de base alignées par rapport à eux. Par exemple, un récepteur au point B de la figure 2 reçoit les émissions des stations de base BTS1 et BTS2 puisqu'il pointe sur la station de base BTS1. Comme toutes les stations de base émettent sur une même porteuse, un problème d'interférence survient au point B. Du fait que les stations de base ne sont pas synchronisées, l'orthogonalité de codage par des séquences de codage 2Ni (la séquence de codage 2Ni est affectée à la liaison descendante de BTS1 à B) ne sert à rien pour protéger le récepteur B des émissions des stations BTS2 et BTS3.In access networks with directional user antennas described above, interference to be addressed is only geometric. It mainly affects terminals receiving broadcasts from base stations aligned with respect to them. For example, a receiver at point B in FIG. 2 receives the transmissions from the base stations BTS1 and BTS2 since it points to the base station BTS1. As all the base stations transmit on the same carrier, an interference problem arises at point B. Since the base stations are not synchronized, the orthogonality of coding by coding sequences 2Ni (the coding sequence 2Ni is assigned to the downlink from BTS1 to B) is of no use to protect receiver B from the transmissions of stations BTS2 and BTS3.
Selon l'invention, on choisit pour transmettre un message à l'utilisateur B à partir de la station de base BTS1 , de coder chaque symbole avec une double séquence WH. Cette double séquence possède une première et une deuxième séquence simple. Dans la suite de cet exposé, on considérera le terme de séquence simple de longueur 2N, utilisable classiquement avec un étalement de spectre de facteur 2N, et le terme de séquence double de longueur 4N (ou triple 6N, ou quadruple 8N, ou autre) avec également un étalement de spectre de facteur 2N, utilisable dans l'invention. Une telle solution résout efficacement le problème car l'utilisateur B recevra les émissions (qui lui sont destinées) de la station de base BTS1 avec une séquence 2Ni2Ni. La séquence 2Ni2Ni est dans ce cas une séquence double de longueur 4N. Au moment du décodage, le décodage des chips reçus par la séquence double 2Ni2Ni attendue sera de 3dB supérieur au décodage des chips codés par une séquence simple 2Ni. On ajoute ainsi un facteur de 3 dB dans la qualité du signal utile reçu. Dans certains cas, c'est suffisant pour reconnaître le signal utile. Le cas échéant, on peut effectuer un codage d'un symbole à transmettre par une séquence triple, une séquence quadruple ou une séquence multiple quelconque. On gagne dans ce cas progressivement en rapport signal sur bruit.According to the invention, it is chosen to transmit a message to user B from the base station BTS1, to code each symbol with a double sequence WH. This double sequence has a first and a second single sequence. In the continuation of this presentation, we will consider the term of simple sequence of length 2N, usable conventionally with a spread spectrum of factor 2N, and the term of double sequence of length 4N (or triple 6N, or quadruple 8N, or other) with also a spread of spectrum of factor 2N, usable in the invention. Such a solution effectively solves the problem because user B will receive the emissions (intended for it) from the base station BTS1 with a sequence 2Ni2Ni. The sequence 2Ni2Ni is in this case a double sequence of length 4N. At the time of decoding, the decoding of the chips received by the expected double 2Ni2Ni sequence will be 3dB greater than the decoding of the chips coded by a simple 2Ni sequence. A factor of 3 dB is thus added to the quality of the useful signal received. In some cases, this is sufficient to recognize the useful signal. If necessary, a symbol to be transmitted can be coded by a triple sequence, a quadruple sequence or any multiple sequence. In this case, there is a gradual gain in signal-to-noise ratio.
L'invention a donc pour objet un procédé de transmission de messages de type CDMA entre une station de base et des terminaux d'utilisateur dans lequel,The subject of the invention is therefore a method of transmitting CDMA type messages between a base station and user terminals in which,
- pour des messages destinés à certains terminaux d'utilisateur, on code des symboles de ces messages avec une séquence de codage de 2N bits pour produire des séquences de 2N chips, et- for messages intended for certain user terminals, symbols of these messages are coded with a coding sequence of 2N bits to produce sequences of 2N chips, and
- on émet les chips, caractérisé en ce que- the chips are emitted, characterized in that
- pour des autres messages destinés à certains autres terminaux d'utilisateur, on code des symboles de ces autres messages avec une séquence de codage de k2N bits pour produire des séquences de k2N chips, k étant un entier plus grand que un.- for other messages intended for certain other user terminals, symbols of these other messages are coded with a coding sequence of k2N bits to produce sequences of k2N chips, k being an integer greater than one.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent:The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These are presented for information only and in no way limit the invention. The figures show:
Figure 1 : une représentation déjà commentée d'un réseau cellulaire rectangulaire avec secteurs de 90°;Figure 1: an already commented representation of a rectangular cellular network with 90 ° sectors;
Figure 2 : une représentation déjà commentée d'un scénario d'interférence dans le réseau de la figure 1 ; Figure 3 : une représentation selon l'invention d'une assignation de séquences orthogonales de codage de type CDMA à l'intérieur d'une cellule;Figure 2: an already commented representation of an interference scenario in the network of Figure 1; FIG. 3: a representation according to the invention of an assignment of orthogonal coding sequences of the CDMA type inside a cell;
Figure n° 4 : une représentation d'une génération préférée d'un signal codé avec une technique CDMA;Figure 4: a representation of a preferred generation of a signal encoded with a CDMA technique;
Figure n° 5 : une représentation d'une interférence dans une voie montante, d'un utilisateur vers une station de base ; Figure n° 6 : une représentation d'une interférence dans une voie descendante d'une station de base vers un utilisateur ;Figure 5: a representation of interference in an uplink, from a user to a base station; Figure 6: a representation of interference in a downlink from a base station to a user;
Figure n° 7: une représentation de zones grisées correspondant à une forte interférence (sens descendant) ; Figures 8a et 8b : une représentation temporelle de différents modes de codage de l'invention.Figure n ° 7: a representation of gray areas corresponding to strong interference (descending direction); Figures 8a and 8b: a temporal representation of different coding modes of the invention.
Les réseaux décrits ci-dessus montrent les limites des réseaux cellulaires TDMA. Pour un réseau à quatre bandes de fréquence (bande occupée 4W), dans le pire cas, le rapport signal sur interférence C/l vaut 14dB. Pour un réseau à deux bandes de fréquence (bande occupée 2W) : le rapport C/l vaut 9.5 dB. On se propose avec l'invention, en utilisant une technologie d'accès différente, d'améliorer ces limites, par exemple en obtenant, pour une bande occupée 2W, un rapport C/l meilleur que 9.5 dB. A cet effet, dans l'invention on peut utiliser une même fréquence dans tous les secteurs à l'aide de la technique d'accès CDMA. On propose une variante de cette technique qui permette d'augmenter significativement le rapport C/l associé aux positions les plus défavorables.The networks described above show the limits of TDMA cellular networks. For a network with four frequency bands (occupied band 4W), in the worst case, the signal to interference ratio C / l is worth 14dB. For a network with two frequency bands (occupied band 2W): the C / l ratio is 9.5 dB. It is proposed with the invention, using a different access technology, to improve these limits, for example by obtaining, for an occupied band 2W, a C / l ratio better than 9.5 dB. For this purpose, in the invention it is possible to use the same frequency in all the sectors using the CDMA access technique. A variant of this technique is proposed which makes it possible to significantly increase the C / l ratio associated with the most unfavorable positions.
Comme précédemment, on considère dans un exemple un réseau cellulaire dont la géométrie reproduit celle décrite en figure 1 , mais on remplace les quatre fréquences porteuses (ou groupes de fréquences) 1 à 4 par une même fréquence porteuse codée par des sous-ensembles disjoints S1 et S2 de séquences orthogonales de décodage (par exemple des séquences de Walsh-Hadamard) de longueur 2N. Ceci est montré sur la figure 3. Si la sectorisation comporte plus de quatre secteurs, par exemple six ou huit, on fait en sorte que des sous-ensembles disjoints de séquences orthogonales soient affectés à deux secteurs adjacents dans la cellule. Le nombre 2N est retenu ici pour permettre une comparaison simple, en termes de rapport signal sur interférence, entre la solution de l'invention et celle de l'état de la technique. Mais ce n'est pas une obligation. Ce nombre pourrait même être impair bien que pour d'autres raisons il sera de préférence pair.As before, we consider in an example a cellular network whose geometry reproduces that described in FIG. 1, but we replace the four carrier frequencies (or groups of frequencies) 1 to 4 by the same carrier frequency coded by disjoint subsets S1 and S2 of orthogonal decoding sequences (for example Walsh-Hadamard sequences) of length 2N. This is shown in FIG. 3. If the sectorization comprises more than four sectors, for example six or eight, it is made so that disjoint subsets of orthogonal sequences are assigned to two adjacent sectors in the cell. The number 2N is retained here to allow a simple comparison, in terms of signal to interference ratio, between the solution of the invention and that of the state of the art. But this is not an obligation. This number could even be odd although for other reasons it will preferably be even.
L'assignation des sous-ensembles S1 et S2 aux quatre secteurs d'une cellule est effectuée comme suit. Deux secteurs en diagonale l'un de l'autre dans une cellule sont desservis par un même sous-ensemble de séquencesThe assignment of the subsets S1 and S2 to the four sectors of a cell is carried out as follows. Two sectors diagonal from one another in a cell are served by the same subset of sequences
S1 (ou S2). Deux secteurs contigus, c'est à dire voisins mais dans deux cellules adjacentes, sont desservis par deux sous-ensembles de séquences S1 (ou S2) identiques. Pour des raisons de symétrie, le nombre des séquences dans chaque sous-ensemble sera de N. Mais ce n'est pas une obligation. Le cas échéant, quelques aménagements du plan général de répartition des séquences pourraient être à prévoir. Ce mode d'assignation assure l'absence d'interférence entre secteurs voisins dans une cellule, grâce à l'orthogonalité entre n'importe lesquelles des séquences de S1 et de S2.S1 (or S2). Two contiguous sectors, i.e. neighboring but in two adjacent cells, are served by two subsets of sequences S1 (or S2) identical. For reasons of symmetry, the number of sequences in each subset will be N. But this is not an obligation. If necessary, some adjustments to the general sequence distribution plan may be required. This assignment mode ensures the absence of interference between neighboring sectors in a cell, thanks to the orthogonality between any of the sequences of S1 and S2.
De préférence, l'ensemble des cellules du réseau, et, à l'intérieur de chaque cellule, l'ensemble des secteurs, utilisent une même bande de fréquence de largeur 2W. Dans cette largeur de bande il est permis de mettre en œuvre un facteur d'étalement égal à 2N. Le nombre d'utilisateurs par secteur est limité à N (soit au total 4N utilisateurs par cellule) par l'assignation à chaque utilisateur d'une séquence particulière prise dans l'un des sous-ensembles de N séquences S1 ou S2. Les caractéristiques préférée du réseau cellulaire sont donc les suivantes :Preferably, all of the cells in the network, and, inside each cell, all of the sectors, use the same frequency band of width 2W. In this bandwidth it is allowed to use a spreading factor equal to 2N. The number of users per sector is limited to N (ie a total of 4N users per cell) by assigning to each user a particular sequence taken from one of the subsets of N sequences S1 or S2. The preferred characteristics of the cellular network are therefore the following:
- occupation spectrale : 2W- spectral occupancy: 2W
- facteur d'étalement : 2N- spreading factor: 2N
- nombre de séquences assignées à un secteur : N - deux secteurs adjacents utilisent des sous-ensembles de séquences disjoints, chacun de cardinal N- number of sequences assigned to a sector: N - two adjacent sectors use subsets of disjoint sequences, each of cardinal N
- nombre d'utilisateurs maximum dans chaque secteur : N- maximum number of users in each sector: N
Il reste à minimiser l'interférence entre utilisateurs de cellules voisines. Toutes les cellules voisines utilisant une même bande de fréquences, et l'orthogonalité se perdant à cause de la non synchronisation des stations de base, un utilisateur dans une cellule interfère avec tous les utilisateurs des autres cellules. Mais l'interférence est déterministe et n'est pas uniforme. Pour la rendre uniforme d'une manière connue, on met en œuvre un codage supplémentaire, réalisé en utilisant des séquences PN distinctes dans chaque cellule.It remains to minimize the interference between users of neighboring cells. All neighboring cells using the same frequency band, and the orthogonality being lost due to the non-synchronization of the base stations, a user in one cell interferes with all the users of the other cells. But the interference is deterministic and is not uniform. To make it uniform in a known manner, additional coding is implemented, carried out using separate PN sequences in each cell.
Le signal de chaque utilisateur est donc d'abord étalé par une séquence de longueur 2N et est multiplié ensuite par une séquence PN, elle aussi de longueur 2N, sans étalement spectral supplémentaire. La multiplication est faite chip issu du codeur de Walsh-Hadamard par bits de la séquence PN. Cette dernière opération, montrée sur la figure 4, est destinée à séparer des signaux de différentes cellules. Il n'y a ainsi aucune interférence entre utilisateurs d'une même cellule car leurs codes respectifs sont orthogonaux. Mais un utilisateur donné interfère avec des utilisateurs de toutes les autres cellules. L'interférence n'est pas nulle car les différentes séquences PN envisageables ne sont pas orthogonales entre elles.The signal of each user is therefore first spread by a sequence of length 2N and is then multiplied by a sequence PN, also of length 2N, without additional spectral spreading. The multiplication is made chip from the Walsh-Hadamard coder by bits of the PN sequence. This last operation, shown in Figure 4, is intended to separate signals from different cells. There is thus no interference between users of the same cell because their respective codes are orthogonal. But a given user is interfering with users from all other cells. The interference is not zero because the different conceivable PN sequences are not orthogonal to each other.
Dans la voie montante, d'un terminal utilisateur vers une station de base, les stations de base reçoivent de l'interférence venant d'un petit nombre d'utilisateurs situés dans les champs de leur secteur. Ce petit nombre, montré schématiquement dans les zones grisées sur la figure 5, est le nombre des utilisateurs dont les antennes sont orientées vers la station de base au centre de la figure 5. Le niveau total d'interférence est donc faible, et égal pour tous les utilisateurs.In the uplink, from a user terminal to a base station, the base stations receive interference from a small number of users located in the fields of their sector. This small number, shown schematically in the shaded areas in FIG. 5, is the number of users whose antennas are oriented towards the base station in the center of FIG. 5. The total level of interference is therefore low, and equal for all the users.
Au contraire de la voie montante, l'interférence subie par un utilisateur dans la voie descendante dépend de sa position à l'intérieur d'un secteur. Examinons d'abord le cas des utilisateurs situés aux points A, B et C de la figure 6. L'utilisateur A est situé en limite de secteur, sur une ligne diagonale passant par sa station de base. L'antenne de cet utilisateur est pointée vers sa station de base qui est à une distance ÏD. Cette antenne est également dirigée vers une autre station de base à une distance 3V2E> . Si le secteur associé à cette autre station de base comprend K utilisateurs, alors le rapport C/l est donné parUnlike the uplink, the interference experienced by a user in the downlink depends on their position within a sector. Let us first examine the case of users located at points A, B and C in Figure 6. User A is located at the edge of the sector, on a diagonal line passing through its base station. The antenna of this user is pointed towards his base station which is at a distance ÏD. This antenna is also directed to another base station at a distance 3V2E>. If the sector associated with this other base station includes K users, then the ratio C / l is given by
C/l = 10 log[(2N/K)32] (1 ) En effet, pour un signal utile norme à 1 , l'interférence créée par un utilisateurC / l = 10 log [(2N / K) 3 2 ] (1) Indeed, for a standard useful signal at 1, the interference created by a user
1 2 unique s'élève à j , où les termes 3 et 2N expriment respectivement le rapport des carrés des distances et le gain apporté par les séquences PN (le coefficient de corrélation de deux séquences PN de longueur 2N judicieusement choisies étant égal à 1/2N). En présence de K utilisateurs, le rapport C/l est donc bien exprimé par (1 ). Il décroît avec K. Pour K=N, on a : C/l = 101og(2 x 32) = 12.5 dB L'antenne de l'utilisateur est également pointée vers d'autres stations de base, également situées sur la diagonale, à des distances (2M+1) ÏD , avec M > 1 , mais, la distance étant plus importante, l'interférence correspondante ne sera pas prédominante.1 2 unique amounts to j , where the terms 3 and 2N respectively express the ratio of the squares of the distances and the gain provided by the PN sequences (the correlation coefficient of two PN sequences of length 2N judiciously chosen being equal to 1 / 2N). In the presence of K users, the ratio C / l is therefore well expressed by (1). It decreases with K. For K = N, we have: C / l = 101og (2 x 3 2 ) = 12.5 dB The user's antenna is also pointed at other base stations, also located on the diagonal , at distances (2M + 1) ÏD, with M> 1, but, the distance being greater, the corresponding interference will not be predominant.
L'utilisateur B est situé en limite de secteur, sur la ligne horizontale passant par la station de base. L'utilisateur C est également en limite de secteur, sur la ligne verticale passant par la station de base. L'antenne de l'un ou l'autre de ces utilisateurs est pointée vers sa station de base qui est à une distance D. Cette antenne est également dirigée vers une autre station de base à une distance 3χD, et elle reçoit des interférences provenant de deux secteurs de la cellule centrée autour de cette autre station de base. Si ces deux secteurs comprennent respectivement K-ι et K utilisateurs, alors le rapport C/l est donné par :User B is located at the edge of the sector, on the horizontal line passing through the base station. User C is also at the edge of the sector, on the vertical line passing through the base station. The antenna of one or other of these users is pointed towards its base station which is at a distance D. This antenna is also directed towards another base station at a distance 3χD, and it receives interference from of two sectors of the cell centered around this other base station. If these two sectors include K-ι and K users respectively, then the ratio C / l is given by:
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
Pour Ki = K2 =N, on a C/l = 101og(32) = 9.5 dBFor Ki = K 2 = N, we have C / l = 101og (3 2 ) = 9.5 dB
On peut remarquer que ces rapports C/l de 12.5 dB et 9.5 dB ne sont valables, dans chaque secteur, qu'au voisinage, d'une part du point A, d'autre part des points B ou C. En fait, en dehors des zones grisées (voir figure n° 7), le rapport C/l sera bien supérieur à ces valeurs.It can be noted that these C / l ratios of 12.5 dB and 9.5 dB are valid, in each sector, only in the vicinity, on the one hand of point A, on the other hand of points B or C. In fact, in outside the shaded areas (see figure n ° 7), the C / l ratio will be much higher than these values.
Par exemple, un récepteur en un point A', situé sur la diagonale à mi- distance entre l'extrémité du secteur et la station de base, c'est-à-dire en limite de zone grisée, reçoit bien plus fortement le signal de sa station de base qu'un signal interférant provenant d'une autre station de base. Le rapport C/l (dans le cas où K = N) est alors égal à :For example, a receiver at a point A ', located on the diagonal midway between the end of the sector and the base station, that is to say at the edge of the gray area, receives the signal much more strongly. from its base station as an interfering signal from another base station. The ratio C / l (in the case where K = N) is then equal to:
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000011_0002
Pour les points B' ou C situés sur l'horizontale ou la verticale à mi- distance entre l'extrémité du secteur et la station de base, c'est-à-dire en limite où K = N) est égal à :For points B 'or C located on the horizontal or vertical midway between the end of the sector and the base station, i.e. at the limit where K = N) is equal to:
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0003
En conséquence, on peut donc distinguer, pour le rapport C/l, trois zones distinctes dans un secteur donné :Consequently, we can therefore distinguish, for the ratio C / l, three distinct zones in a given sector:
- une zone de forte interférence, au voisinage des points B et C où le rapport C/l prend une valeur minimum de 9.5 dB, égale à la valeur obtenue pour un système de même bande 2W utilisant le TDMA; - une zone d'interférence un peu plus modérée, au voisinage du point A, où le rapport C/l peut descendre jusqu'à 12.5 dB;- an area of strong interference, in the vicinity of points B and C where the ratio C / l takes a minimum value of 9.5 dB, equal to the value obtained for a system of the same 2W band using TDMA; - a slightly more moderate interference zone, in the vicinity of point A, where the C / l ratio can drop to 12.5 dB;
- enfin le reste du secteur, où le rapport C/l sera toujours supérieur à 14 dB (voire supérieur à 17 dB entre A' et la station de base). Les antennes des utilisateurs étant directives (angle l'ouverture de l'ordre de 2° à 4°), cette zone de plus faible rapport C/l couvrira en fait la plus petite partie du secteur, ce qui ouvre la voie à la possibilité d'améliorer les rapports C/l des zones à rapport C/l plus faible, moyennant un surcoût de codage raisonnable. Dans l'invention, on peut se fixer plusieurs objectifs :- finally the rest of the sector, where the ratio C / l will always be greater than 14 dB (or even greater than 17 dB between A 'and the base station). Since the user antennas are directional (angle of the opening on the order of 2 ° to 4 °), this area of lower C / l ratio will in fact cover the smallest part of the sector, which opens the way to the possibility improve the C / l ratios of the zones with a lower C / l ratio, at a reasonable additional coding cost. In the invention, several objectives can be set:
1er objectif : améliorer le rapport C/l des zones B et C (les plus mal loties),1st objective: improve the C / l ratio of zones B and C (the worst-off),
2ème objectif : améliorer encore plus nettement le rapport C/l des zones B et C et en parallèle améliorer également (mais plus modestement) le rapport C/l de la zone A (qui deviendrait sans cela la plus mal lotie)2nd objective: improve even more clearly the C / l ratio of zones B and C and in parallel also improve (but more modestly) the C / l ratio of zone A (which would otherwise become the worst-off)
L'idée de l'invention est d'assigner aux utilisateurs les plus défavorisés par leur position géographique à l'intérieur d'un secteur un procédé de codage leur permettant de bénéficier d'un gain par rapport aux autres utilisateurs, afin de compenser leur handicap à priori. A cet effet, la délimitation des zones A, B ou C définie en figures 5 ou 7 ne sert qu'à illustrer cette différence de traitement en fonction de la position géographique de l'utilisateur. L'invention reste parfaitement applicable à des zones dont les limites seraient différentes, par exemple une zone B s'étendant du point B jusqu'à un point situé au-delà ou au contraire en deçà du point B' sur la ligne horizontale joignant B et la station de base associée.The idea of the invention is to assign to the users most disadvantaged by their geographical position within a sector a coding process allowing them to benefit from a gain compared to the other users, in order to compensate for their handicap a priori. To this end, the delimitation of zones A, B or C defined in FIGS. 5 or 7 only serves to illustrate this difference in treatment as a function of the geographical position of the user. The invention remains perfectly applicable to zones the limits of which would be different, for example a zone B extending from point B to a point situated beyond or on the contrary below point B 'on the horizontal line joining B and the associated base station.
Le rapport C/l est supérieur à 12.5 dB en tout point situé en dehors des zones B et C. Dans l'invention, sans modifier la durée des chips, et donc l'occupation spectrale, on associe une séquence de codage de longueur double, 4N, ou triple ou quadruple, au lieu d'une longueur simple de 2N, aux communications descendant d'une station de base avec des utilisateurs défavorisés des zones B et C. Ceci réduit de 3 dB pour le doublement, ou de 4,8 dB pour le triplement ou de 6 dB pour le quadruplement, pour ces utilisateurs défavorisés, l'interférence en provenance d'un signal émis par une autre station de base adjacente et destiné à d'autres utilisateurs. Dans la pratique, on verra sur les figures 8a et 8b comment d'une manière préférée chaque symbole à transmettre à un tel utilisateur défavorisé subit au moins deux codages successifs par deux séquences simples de codage de longueur 2N pour former ainsi une séquence double de longueur 4N, et que cette opération de codage produit des symboles de 4N chips. Les séquences de longueur 4N doivent être orthogonales aux séquences de longueur 2N des autres utilisateurs et doivent être orthogonales entre elles. Les bits de ces trains de 4N chips successifs sont ensuite traités dans un émetteur comme les bits des séquences de 2N chips.The ratio C / l is greater than 12.5 dB at any point outside of zones B and C. In the invention, without modifying the duration of the chips, and therefore the spectral occupancy, a coding sequence of double length is associated , 4N, or triple or quadruple, instead of a simple length of 2N, for calls descending from a base station with disadvantaged users in zones B and C. This reduces by 3 dB for doubling, or by 4, 8 dB for tripling or 6 dB for quadrupling, for these disadvantaged users, interference from a signal transmitted by another adjacent base station and intended for other users. In practice, we will see in Figures 8a and 8b how in a way preferred each symbol to be transmitted to such a disadvantaged user undergoes at least two successive codings by two simple coding sequences of length 2N to thereby form a double sequence of length 4N, and that this coding operation produces symbols of 4N chips. Sequences of length 4N must be orthogonal to sequences of length 2N of other users and must be orthogonal to each other. The bits of these trains of successive 4N chips are then processed in a transmitter like the bits of the sequences of 2N chips.
On se trouve alors dans une situation où des utilisateurs sont desservis par des codages avec une seule séquence simple de codage de longueur 2N par symbole, alors que des utilisateurs défavorisés bénéficient d'une séquence double de longueur 4N par symbole. Au besoin, on pourrait attribuer une séquence de codage triple ou quadruple pour coder un même symbole des messages à transmettre pour ces utilisateurs défavorisés. Tout se passe comme si on rajoutait une redondance par répétition du symbole pour certains messages seulement. Les messages pour lesquels une telle redondance est ajoutée sont des messages à destination d'utilisateurs géographiquement repérés, dont on connaît le caractère défavorisé de la communication, et dont on peut améliorer la qualité par un repérage des séquences de codage qui leur sont attribués, et par un doublement (triplement ...) des codages des symboles de leur message par ces séquences.We are therefore in a situation where users are served by codings with a single simple coding sequence of length 2N per symbol, while disadvantaged users benefit from a double sequence of length 4N per symbol. If necessary, a triple or quadruple coding sequence could be allocated to code the same symbol of the messages to be transmitted for these disadvantaged users. Everything happens as if we added redundancy by repeating the symbol for certain messages only. The messages for which such redundancy is added are messages intended for geographically identified users, the disadvantaged nature of the communication of which is known, and the quality of which can be improved by identifying the coding sequences allocated to them, and by a doubling (tripling ...) of the coding of the symbols of their message by these sequences.
En compensation, comme cette opération divise par deux (par trois, par quatre, ...) le débit d'information (la durée des chips reste identique avec un même facteur d'étalement, de manière à ne pas augmenter l'occupation spectrale), on préfère associer deux séquences de codage de longueur 4N à l'utilisateur en question pour garder son débit d'information constant (et donc offrir à cet utilisateur le même service qu'aux autres utilisateurs). Le gain de qualité de 3 dB n'est donc pas net, puisque le nombre de séquences associées par la station de base va augmenter.In compensation, as this operation divides by two (by three, by four, ...) the information rate (the duration of the chips remains identical with the same spreading factor, so as not to increase the spectral occupancy ), it is preferable to associate two coding sequences of length 4N with the user in question in order to keep his information rate constant (and therefore offer this user the same service as other users). The quality gain of 3 dB is therefore not clear, since the number of sequences associated by the base station will increase.
Supposons que le nombre d'utilisateurs avec des séquences doubles de longueur 4N soit, par secteur, égal à m. Le nombre total de séquences simples est alors (N-m)+2m = N+m. En effet N-m utilisateurs ont une séquence simple avec une longueur de codage de 2N, et m utilisateurs ont une séquence double avec une longueur de codage de 2 x 2N. Le gain réel en qualité est :Suppose that the number of users with double sequences of length 4N is, by sector, equal to m. The total number of simple sequences is then (Nm) + 2m = N + m. Indeed Nm users have a simple sequence with a coding length of 2N, and m users have a double sequence with a coding length of 2 x 2N. The real gain in quality is:
NNOT
G = 10 log 2-G = 10 log 2-
N + mJ pour m = Ν/20 G = 2.8 dB => C/l (B θu C) = 12.3 dB pour m = N/8 G = 2.5 dB => C/l (B ouC) = 12 dB pour m= N/4 G = 2.0 dB => C/l (B oU C) = 11.5 dBN + mJ for m = Ν / 20 G = 2.8 dB => C / l (B θ u C) = 12.3 dB for m = N / 8 G = 2.5 dB => C / l (B or C ) = 12 dB for m = N / 4 G = 2.0 dB => C / l (B o UC ) = 11.5 dB
Le gain net est d'autant meilleur que le nombre d'utilisateurs nécessitant une séquence de longueur double est réduit, donc que les surfaces B et C ont une aire réduite. L'invention est parfaitement applicable aux systèmes d'accès radio fixe, où la directivité des antennes des terminaux utilisateurs est importante.The net gain is all the better as the number of users requiring a double length sequence is reduced, so that surfaces B and C have a reduced area. The invention is perfectly applicable to fixed radio access systems, where the directivity of the antennas of user terminals is important.
Un exemple de génération de séquences allongées à partir d'une séquence de longueur simple, pour N = 4 et m=1 , peut être le suivant : 1 1 1 11 111 si 1111111111111111 - deux séquences deAn example of generation of elongated sequences from a simple length sequence, for N = 4 and m = 1, can be as follows: 1 1 1 11 111 if 111111111111111111 - two sequences of
11111111-1-1-1-1-1-1-1-1 longueur 4N=16 sont associées à un utilisateur 1 -11 -11 -11 -1 s2 - trois utilisateurs ont11111111-1-1-1-1-1-1-1-1 length 4N = 16 are associated with a user 1 -11 -11 -11 -1 s2 - three users have
11-1-111-1-1 s3 une séquence de11-1-111-1-1 s3 a sequence of
-|_1_111-1-11 s4 longueur 2N = 8 Les figures 8a et 8b montrent une mise en œuvre préférée du procédé de l'invention pour un utilisateur défavorisé. Celui-ci transmet un message comportant des symboles ai , a2, a3, a4 ... A chaque temps de symbole Ts, avec un codage CDMA classique, on affecterait normalement une séquence de longueur 2N, ici 2N vaut 8. Donc la durée Ts est égale à 2N fois le temps Te d'un chip. Dans l'invention, au symbole ai, on affecte une séquence de codage de longueur 4N (de longueur 16 ici). La séquence de codage dure naturellement plus longtemps que le temps symbole Ts du symbole ai puisque le nombre de chips émis est double sans changer l'occupation en fréquence de la porteuse. Deux solutions sont possibles. Soit, figure 8a, on accepte de pénaliser l'utilisateur et on réduit son débit utile par deux (ou trois ou quatre selon le type de séquence multiple utilisé). Dans ce cas, le temps symbole réel devient le double (le triple, le quadruple ...) du temps symbole de base. En pratique, pour conserver une architecture d'émetteur existante, le plus simple est de faire coder deux fois de suite un symbole ai à émettre par séquence 2Ni retenue pour un utilisateur. En réception, le plus simple est de considérer une longueur double de décodage de 4N. Dans ce cas, le décodeur utilise une séquence de 4N, par exemple celle qui est la première indiquée ci-dessus pour l'utilisateur si .- | _1_111-1-11 s4 length 2N = 8 Figures 8a and 8b show a preferred implementation of the method of the invention for a disadvantaged user. This transmits a message comprising symbols ai, a2, a3, a4 ... At each symbol time Ts, with a conventional CDMA coding, we would normally assign a sequence of length 2N, here 2N is 8. So the duration Ts is equal to 2N times the time Te of a chip. In the invention, the symbol ai assigns a coding sequence of length 4N (of length 16 here). The coding sequence naturally lasts longer than the symbol time Ts of the symbol ai since the number of chips transmitted is double without changing the frequency occupancy of the carrier. Two solutions are possible. Or, FIG. 8a, we accept to penalize the user and we reduce his useful bit rate by two (or three or four depending on the type of multiple sequence used). In this case, the real symbol time becomes double (triple, quadruple ...) of the basic symbol time. In practice, to keep an existing transmitter architecture, the easiest way is to code twice immediately a symbol ai to be transmitted in sequence 2Ni retained for a user. In reception, the simplest is to consider a double decoding length of 4N. In this case, the decoder uses a 4N sequence, for example that which is the first indicated above for the user if.
Soit, figure 8b, on n'accepte pas cette pénalisation. Dans ce cas, on utilise deux chaînes de codage, et deux séquences de codage double (de longueur 4N chacune) simultanément. Par exemple, les deux séquences doubles sont les deux prévues ci-dessus pour l'utilisateur si. Ainsi, le symbole ai est codé par le début de sa séquence double, par une première chaîne. Puis on commence à coder avec une deuxième chaîne le symbole a2 par le début de sa séquence double, alors que le symbole ai est encore en cours de codage par la première chaîne et par la deuxième partie de sa séquence double. Chaque séquence double a une longueur 4N et une durée 4N fois Te. Lorsque la première chaîne a terminé l'élaboration des chips relatifs au symbole ai , elle commence immédiatement, dans des mêmes conditions, l'élaboration des chips du symbole a3, alors que le symbole a2 est encore en cours de codage par la deuxième chaîne. Et ainsi de suite. Si on choisit des séquences de codage de longueur triple ou quadruple, de préférence il y aura trois chaînes ou quatre chaînes de codage travaillant simultanément. On constate qu'en agissant ainsi, deux symboles (au moins) sont émis simultanément, au moins en partie. Dans ce cas, un récepteur adapté devra comporter deux chaînes (trois chaînes, quatre chaînes) de décodage. Ces chaînes sont mises en service simultanément pour décoder alternativement des symboles ai , a2, a3, a4 d'un message transmis à cet utilisateur.Either, Figure 8b, we do not accept this penalty. In this case, two coding chains are used, and two double coding sequences (of length 4N each) simultaneously. For example, the two double sequences are the two provided above for the user if. Thus, the symbol ai is coded by the beginning of its double sequence, by a first string. Then one begins to code with a second chain the symbol a2 by the beginning of its double sequence, while the symbol ai is still being coded by the first chain and by the second part of its double sequence. Each double sequence has a length 4N and a duration 4N times Te. When the first chain has completed the development of the chips relating to the symbol ai, it immediately begins, under the same conditions, the development of the chips of the symbol a3, while the symbol a2 is still being coded by the second chain. And so on. If triple or quadruple length coding sequences are chosen, preferably there will be three strings or four coding chains working simultaneously. It can be seen that by doing so, two symbols (at least) are emitted simultaneously, at least in part. In this case, a suitable receiver must have two decoding channels (three channels, four channels). These chains are put into service simultaneously to alternately decode symbols ai, a2, a3, a4 of a message transmitted to this user.
La première séquence double comporte une répétition d'une même séquence simple (avec huit 1 ici) alors que la deuxième séquence double comporte une séquence simple (la même que pour la première séquence double) et une autre séquence simple complémentaire de la première séquence simple. De cette façon les deux séquences doubles orthogonale l'une à l'autre. En théorie, il serait possible de constituer les séquences doubles à partir de n'importe quelle séquence simple, du moment que les séquences doubles obtenues sont orthogonales entre elles. Cependant, de telles séquences doubles étant constituées de séquences simples, il convient de ne pas neutraliser inutilement des séquences simples orthogonales entre elles et dont le nombre est limité (à 2N) et limite de ce fait le nombre d'utilisateurs dans la cellule.The first double sequence comprises a repetition of the same single sequence (with eight 1 here) while the second double sequence comprises a single sequence (the same as for the first double sequence) and another single sequence complementary to the first single sequence . In this way the two double sequences orthogonal to each other. In theory, it would be possible to constitute the double sequences from any single sequence, as long as the double sequences obtained are orthogonal to each other. However, since such double sequences are made up of single sequences, it should not unnecessarily neutralize simple orthogonal sequences between them and whose number is limited (to 2N) and thereby limits the number of users in the cell.
On notera que le doublement, le triplement ou autre de ces chaînes n'est pas particulièrement pénalisant en terme de matériel car les codages et décodages sont des opérations traitées par des processeurs de traitement déjà contenus dans la station de base et les terminaux d'utilisateurs.It will be noted that the doubling, tripling or other of these chains is not particularly penalizing in terms of hardware because the coding and decoding are operations processed by processing processors already contained in the base station and the user terminals. .
Dans le cadre de la figure 8b, on pourrait aussi transmettre les deux symboles ai et a2 complètement simultanément sur les deux chaînes, et poursuivre par la transmission des symboles a3 et a4 et ainsi de suite.In the context of FIG. 8b, one could also transmit the two symbols ai and a2 completely simultaneously on the two chains, and continue by transmitting the symbols a3 and a4 and so on.
Pour obtenir des gains plus élevés, en attribuant aux utilisateurs situés dans les zones de forte interférence des séquences de longueur encore plus élevée, par exemple 8N, et afin de respecter la contrainte de non-augmentation de l'occupation spectrale, le nombre de séquences à affecter à ces utilisateurs est également plus élevé (égal à 4 pour des séquences de longueur 8N). On pourra par exemple utiliser la stratégie suivante :To obtain higher gains, by allocating to the users located in the zones of strong interference sequences of even greater length, for example 8N, and in order to respect the constraint of not increasing the spectral occupancy, the number of sequences to assign to these users is also higher (equal to 4 for sequences of length 8N). We could for example use the following strategy:
- utilisation de séquences de longueur 8N pour les utilisateurs situés dans les zones B et C : gain brut de 6 dB ; - utilisation de séquences de longueur 4N pour les utilisateurs situés dans la zone A : gain brut de 3 dB;- use of length 8N sequences for users located in zones B and C: gross gain of 6 dB; - use of 4N length sequences for users located in zone A: gross gain of 3 dB;
L'exemple suivant illustre cette affectation :The following example illustrates this assignment:
- Nombre total d'utilisateurs : N = 4- Total number of users: N = 4
- Nombre d'utilisateurs en zone B ou C : rαi = 1 - Nombre d'utilisateurs en zone A : m2 = 1- Number of users in zone B or C: rαi = 1 - Number of users in zone A: m 2 = 1
Soit un utilisateur en zone B ou C avec quatre séquences de longueur 8N élaborées à partir de la séquence 11111111 qui devient d'une part 11111111 11111111 qui elle-même devient 11111111 11111111 11111111 11111111 , et 11111111 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1 -1-1-1-1-1-1-1-1 , et d'autre part 11111111 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 qui devient 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1 11111111 -1-1 -1-1 -1-1-1-1 , et 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1 -1-1-1-1-1-1-1-1 11111111.Either a user in zone B or C with four sequences of length 8N developed from the sequence 11111111 which becomes on the one hand 11111111 11111111 which itself becomes 11111111 11111111 11111111 11111111, and 11111111 11111111 -1-1-1-1 -1-1-1-1 -1-1-1-1-1-1-1-1, and on the other hand 11111111 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 which becomes 11111111 -1-1-1-1-1-1-1-1 11111111 -1-1 -1-1 -1-1-1-1, and 11111111 -1-1-1-1-1-1-1 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1 11111111.
On voit là aussi seulement une séquence simple est utilisée pour produire toutes les séquences quadruples. La séquence simple est seulement combinée avec son image complémentaire. Ainsi de préférence on concatène une séquence simple avec une répétition de cette séquence simple ou avec une séquence simple complémentaire.We also see here only a single sequence is used to produce all the quadruple sequences. The simple sequence is only combined with its complementary image. Thus preferably a simple sequence is concatenated with a repetition of this simple sequence or with a complementary simple sequence.
Soit un utilisateur en zone A avec deux séquences de longueur 4N élaborées à partir de la séquence 1-11-11-11-1 qui devient d'une part 1-11-11-11-1 1-11-11-11-1 et d'autre part 1-11-11-11-1 -11-11-11-11.Or a user in zone A with two sequences of length 4N developed from the sequence 1-11-11-11-1 which becomes on the one hand 1-11-11-11-1 1-11-11-11- 1 and on the other hand 1-11-11-11-1 -11-11-11-11.
Soient deux utilisateurs avec une séquence de longueur 2N (a) 11-1- 111-1-1 et (b) 1-1-111-1-11. Pour le cas général, le gain net peut être évalué en considérant le nombre d'utilisateurs total (N), le nombre d'utilisateurs en zone B ou C (m-i) et le nombre d'utilisateurs en zone A (m2) :Let two users have a sequence of length 2N (a) 11-1- 111-1-1 and (b) 1-1-111-1-11. For the general case, the net gain can be evaluated by considering the total number of users (N), the number of users in zone B or C (mi) and the number of users in zone A (m 2 ):
Le nombre total de séquences : T = (N - mi - m2) + 4χrτiι + 2χm2 The total number of sequences: T = (N - mi - m 2 ) + 4χrτiι + 2χm 2
= N + 3χm-ι + 1 m2 Dans la zone B ou C, le gain net s'élève donc à := N + 3 χ m-ι + 1 m 2 In zone B or C, the net gain amounts to:
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
(i) le facteur 4 exprime l'allongement par un facteur 4 des séquences assignées aux utilisateurs dans les zones B ou C ;(i) factor 4 expresses the lengthening by a factor of 4 of the sequences assigned to users in zones B or C;
N (ii) le facteur exprime le rapport entre leN (ii) the factor expresses the relationship between the
N + 3m, + - nombre total de séquences simples assignées en tenant compte de l'assignation de plusieurs séquences simples aux utilisateurs dans certaines zones et le nombre de séquences simples qui seraient assignées si tous les utilisateurs avaient une seule séquenceN + 3m, + - total number of single sequences assigned taking into account the assignment of several simple sequences to users in certain areas and the number of simple sequences that would be assigned if all users had a single sequence
Dans la zone A , le gain net s'élève à Gnet = 10 , ou :
Figure imgf000017_0002
In zone A, the net gain amounts to Gnet = 10, or:
Figure imgf000017_0002
(i) le facteur 2 exprime l'allongement par un facteur 2 des séquences simples assignées aux utilisateurs dans la zone A;(i) factor 2 expresses the extension by factor 2 of the simple sequences assigned to users in zone A;
NNOT
(ii) le facteur : voir ci-dessus
Figure imgf000017_0003
(ii) the factor: see above
Figure imgf000017_0003
Cette réalisation conduit aux exemples numériques suivants: (a) m1 = Ν/8 et m2 = N/8This realization leads to the following numerical examples: (a) m1 = Ν / 8 and m2 = N / 8
Pour la zone B ou C, le rapport C/l en l'absence d'allongement des séquences est de 9.5 dB, le gain brut du à l'allongement des séquences est de 6 dB, la diminution de gain due à l'augmentation du nombre de séquences est de 1.8 dB. Le rapport C/l minimum en zone B ou C est de 13.7 dB Pour la zone A, le rapport C/l en l'absence d'allongement des séquences est de 12.5 dB, le gain brut dû à l'allongement des séquences est de 3 dB, et la diminution de gain due à l'augmentation du nombre de séquences est de 1.8 dB. Le rapport C/l minimum en zone A est donc de 13.7 dB (b) m1 = N/20 et m2 = N/20For zone B or C, the ratio C / l in the absence of elongation of the sequences is 9.5 dB, the gross gain due to the lengthening of the sequences is 6 dB, the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 1.8 dB. The minimum C / l ratio in zone B or C is 13.7 dB For zone A, the C / l ratio in the absence of lengthening of the sequences is 12.5 dB, the gross gain due to the lengthening of the sequences is by 3 dB, and the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 1.8 dB. The minimum C / l ratio in zone A is therefore 13.7 dB (b) m1 = N / 20 and m2 = N / 20
Pour la zone B ou C, le rapport C/l en l'absence d'allongement des séquences est de 9.5 dB, le gain brut dû à l'allongement des séquences est de 6 dB, et la diminution de gain due à l'augmentation du nombre de séquences 0.8 dB. Le rapport C/l minimum en zone B ou C est de 14.7 dB. Pour la zone A, le rapport C/l en l'absence d'allongement des séquences est de 12.5 dB, le gain brut dû à l'allongement des séquences est de 3 dB, et la diminution de gain due à l'augmentation du nombre de séquences est de 0.8 dB. Le rapport C/l minimum en zone A est de 14.7 dB.For zone B or C, the ratio C / l in the absence of lengthening the sequences is 9.5 dB, the gross gain due to the lengthening of the sequences is 6 dB, and the decrease in gain due to the increase in the number of sequences 0.8 dB. The minimum C / l ratio in zone B or C is 14.7 dB. For zone A, the C / l ratio in the absence of lengthening of the sequences is 12.5 dB, the gross gain due to the lengthening of the sequences is 3 dB, and the decrease in gain due to the increase in the number of sequences is 0.8 dB. The minimum C / l ratio in zone A is 14.7 dB.
Une évaluation des rapports m/N peut être menée en calculant le rapport entre les aires des zones grisées d'un secteur et du secteur lui- même (en supposant les terminaux d'utilisateur uniformément répartis à l'intérieur d'un secteur). Ce rapport dépend de la directivité de l'antenne des utilisateurs. Si les utilisateurs sont répartis de manière homogène à l'intérieur d'un secteur, l'exemple (b) correspond au cas où l'ensemble (Zone B + Zone C) couvre 5% de la surface d'un secteur, la zone A également 5% et la zone "non grisée" 90%.An evaluation of the m / N ratios can be carried out by calculating the ratio between the areas of the gray areas of a sector and the sector itself (assuming the user terminals uniformly distributed within a sector). This ratio depends on the directivity of the users' antenna. If the users are distributed homogeneously inside a sector, example (b) corresponds to the case where the whole (Zone B + Zone C) covers 5% of the surface of a sector, the zone Also at 5% and the "not grayed out" area 90%.
Les considérations ci-dessus ont été développées dans le cadre d'un réseau cellulaire rectangulaire idéal. Elles pourraient également être appliquées à d'autres topologies de réseau cellulaire, par exemple à motif hexagonal, où les stations de base utilisent des antennes sectorielles de 120°. Dans un système réel, implanté sur le terrain, la géométrie des cellules ne sera pas aussi régulière, car elle devra prendre en compte la topographie du terrain et l'existence de constructions.The above considerations have been developed within the framework of an ideal rectangular cellular network. They could also be applied to other cellular network topologies, for example with a hexagonal pattern, where the base stations use 120 ° sectoral antennas. In a real system, established on the ground, the geometry of the cells will not be as regular, because it will have to take into account the topography of the ground and the existence of constructions.
Du point de vue des interférences, elles peuvent dans certains cas être partiellement réduites en choisissant judicieusement l'emplacement et la hauteur des station de base, dans la limite des possibilités offertes par le terrain et les constructions.In terms of interference, they can in some cases be partially reduced by choosing the location and height of the base stations, within the limits of the possibilities offered by the land and the constructions.
Par contre les terminaux d'utilisateur sont en pratique trop nombreux pour bénéficier de ces techniques d'ingénierie. De plus leur site d'installation est fondamentalement déterminé par la domiciliation de l'utilisateur, et non par des paramètres d'ingénierie. Contrairement aux stations de base, leur installation pourra ne pas faire appel à des équipes maîtrisant parfaitement les techniques d'ingénierie de site.On the other hand, the user terminals are in practice too numerous to benefit from these engineering techniques. In addition, their installation site is basically determined by the domicile of the user, and not by engineering parameters. Unlike base stations, their installation may not require teams that fully understand site engineering techniques.
Il est impossible en pratique de minimiser de manière réellement significative les interférences par l'utilisation des techniques classiques d'ingénierie.It is impossible in practice to significantly minimize interference by the use of conventional engineering techniques.
Par conséquent le procédé décrit plus haut présente un grand intérêt : sa mise en œuvre est très simple dans un système dit de service fixe puisqu'il suffit d'allouer les séquences rallongées aux stations d'utilisateur dont la position géographique correspond aux zones de forte interférence. Il est possible de plus, en déduisant de la nature du terrain et des constructions une carte des interférences, de prévoir le niveau d'interférence que subira un utilisateur implanté en un endroit donné et donc de lui affecter à priori le type de séquence convenant à son cas, même dans le cas d'un réseau réel. . Des modèles numérisés du terrain réel ont déjà été établis pour le territoire français par exemple et sont utilisables pour ce type de calcul.Consequently, the method described above is of great interest: its implementation is very simple in a so-called fixed service system since it suffices to allocate the extended sequences to user stations whose geographical position corresponds to the areas of high interference. It is also possible, by deducing an interference map from the nature of the terrain and the constructions, to predict the level of interference that a user located in a given location will undergo and therefore to assign a priori the type of sequence suitable for his case, even in the case of a real network. . Digitized models of real terrain have already been established for French territory for example and can be used for this type of calculation.
Dans le cas où la station d'utilisateur serait transportable, le système pourrait également être utilisé moyennant par exemple un dispositif de localisation associé à ces stations.In the case where the user station is transportable, the system could also be used by means of, for example, a location device associated with these stations.
Eventuellement, les conditions de détection peuvent être déterminée de manière empirique et les stations d'utilisateurs peuvent être munies d'un dispositif de commutation qui permet de choisir ou non un mode avec redondance ou un mode normal. Optionally, the detection conditions can be determined empirically and the user stations can be provided with a switching device which allows to choose or not a redundant mode or a normal mode.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de transmission de messages de type CDMA entre une station de base et des terminaux d'utilisateur dans lequel, - pour des messages destinés à certains terminaux d'utilisateur, on code des symboles de ces messages avec une séquence de codage de 2N bits pour produire des séquences de 2N chips, et1 - Method for transmitting CDMA type messages between a base station and user terminals in which, - for messages intended for certain user terminals, symbols of these messages are coded with a coding sequence of 2N bits to produce sequences of 2N chips, and
- on émet les chips, caractérisé en ce que - pour des autres messages destinés à certains autres terminaux d'utilisateur, on code des symboles de ces autres messages avec une séquence de codage de k2N bits pour produire des séquences de k2N chips, k étant un entier plus grand que un.- the chips are transmitted, characterized in that - for other messages intended for certain other user terminals, symbols of these other messages are coded with a coding sequence of k2N bits to produce sequences of k2N chips, k being an integer larger than one.
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que - pour ces autres messages, on émet simultanément au moins deux symboles.2 - Method according to claim 1, characterized in that - for these other messages, at least two symbols are transmitted simultaneously.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que3 - Method according to claim 2, characterized in that
- pour ces autres messages, on émet simultanément k symboles.- for these other messages, k symbols are transmitted simultaneously.
4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que4 - Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that
- on sectorise une cellule de rayonnement d'une station de base en secteurs,- a radiation cell of a base station is divided into sectors,
- on utilise une même fréquence de porteuse pour tous les secteurs de la cellule sectorisée, - on répartit des séquences de codage en sous-ensembles (S1 , S2),- the same carrier frequency is used for all the sectors of the sectorized cell, - coding sequences are distributed into subsets (S1, S2),
- on affecte des sous-ensembles différents à des terminaux d'utilisateur qui sont situés dans des secteurs voisins ou contigus.- different subsets are assigned to user terminals which are located in neighboring or contiguous sectors.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que - différentes stations de base d'un système cellulaire émettent des chips sur une même fréquence de porteuse et avec une même bande passante.5 - Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that - different base stations of a cellular system transmit chips on the same carrier frequency and with the same bandwidth.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que - on code les symboles ou les chips par des séquences de bits aléatoires (PN).6 - Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that - the symbols or the chips are coded by bit sequences random (PN).
7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que7 - Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that
- pour constituer une séquence de codage k2N, on concatène une séquence simple avec une répétition de cette séquence simple et ou avec une séquence simple complémentaire.- to constitute a k2N coding sequence, a simple sequence is concatenated with a repetition of this simple sequence and or with a simple complementary sequence.
8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que8 - Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that
- dans un terminal d'utilisateur on met en service simultanément k chaînes de décodage pour décoder en parallèle k symboles d'un message transmis à cet utilisateur.- in a user terminal, k decoding chains are put into service simultaneously in order to decode in parallel k symbols of a message transmitted to this user.
9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que9 - Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that
- dans un terminal d'utilisateur on décode un symbole avec une séquence de décodage de longueur k2N. - in a user terminal, a symbol is decoded with a decoding sequence of length k2N.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0378417A2 (en) * 1989-01-13 1990-07-18 Agilis Corporation Code division multiplex system
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