WO1995028814A1 - Procede d'adaptation du mode de transmission dans un systeme de radiocommunication mobile - Google Patents

Procede d'adaptation du mode de transmission dans un systeme de radiocommunication mobile Download PDF

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WO1995028814A1
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quality
modes
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Evelyne Le Strat
Marc Delprat
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Alcatel Mobile Communication France
Alcatel Australia Limited
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    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements

Definitions

  • the field of the invention is that of digital radio communications to mobiles.
  • the invention applies in particular to cellular radiocommunication systems, such as, for example, systems meeting the GSM standard (Special Mobile Group).
  • the invention relates to the exchange of digital signals, be it data or speech, in systems implementing a time division multiplexing, according to the technique called TDMA (Multiple Access by Time Division).
  • TDMA Multiple Access by Time Division
  • the TDMA technique consists in dividing time into frames of fixed and predetermined duration, which are themselves divided into time intervals. One (or more) time intervals are associated with each communication to be ensured.
  • a frame comprises N time intervals, which can correspond to N communications.
  • Each receiver knows how to extract the time intervals which are intended for it, so as to reconstruct the source signal.
  • N communications can be transmitted on the same frequency band.
  • radiocommunication systems such as GSM provide two services, corresponding to two distinct quality levels.
  • the GSM system provides, for data transmission, a first data transmission mode, called full speed mode (and called “full rate” mode in English) consisting of transmitting a time interval in each frame, and a second mode of transmission, known as half-rate mode, or "half rate” mode in English, in which the data signal is transmitted in a time interval only one frame out of two, on average.
  • the resource allocated to a communication is divided by two, compared to the first mode. This frees up resources for other communications.
  • the "half rate” mode corresponds to a channel coding of yield half that of the "full rate” mode.
  • these two modes correspond respectively to raw bit rates of 11, 4 and 22, 8 kbits / s.
  • the efficiency of channel coding in "half rate” is lower than that of channel coding in "full rate".
  • the "half rate” mode can therefore only be implemented when the transmission conditions are good and / or the required quality of service is average, that is to say that it admits a bit error rate relatively high. As soon as the transmission channel is disturbed and / or the data requires good quality (ie a low error rate), it is necessary to use the "full rate” mode.
  • the channel coding set quality is higher than the required quality.
  • the transmission channel is then unnecessarily congested every other frame (hence unnecessary interference in the neighboring cells).
  • European patent application EP 0 472 51 1 has proposed to modify during communication the mode of transmission used, according to a measurement of the bit error rate.
  • the base station More precisely, according to the method described in this application, the base station
  • This technique improves the use of transmission resources.
  • it has several drawbacks, which the new technical approach of the invention makes it possible to clearly highlight.
  • it is based on an analysis of the transmission channel seen from the base station only (or from the mobile station only), which leads to an unoptimized use of resources, as will appear later.
  • the invention particularly aims to overcome these various drawbacks of the state of the art.
  • an objective of the invention is to provide a method for adapting the air interface (essentially corresponding to layers 1 (physical) and 2 (connection) of the ISO model) in a radiocommunication system, making it possible to reduce the maximum congestion of the transmission channels, by reducing the amount of resource allocated on average to a communication, on the one hand, and on the other hand to limit the interference induced by a communication in the neighboring cells.
  • This objective of limiting interference is particularly crucial in cellular radiocommunication systems.
  • the same frequency band is allocated to several geographic cells. Although the distribution of the latter is defined so as to maximize the distance between these cells, it is not uncommon for the signals of a given cell to be disturbed by those of other cells using the same band beyond an acceptable limit for the system.
  • a maximum level of interference is generally set to ensure the quality of the service.
  • An objective of the invention is therefore to provide such a method, making it possible to continue to ensure the quality of a service, even when the interference exceeds this maximum level.
  • the invention thus aims to provide such a method, in which the cases of inadvertent interruptions of communication are reduced.
  • an objective of the invention is to widen the operating range of the system, in particular towards difficult transmission conditions.
  • Another essential and primordial objective of the invention is to provide such a method, which makes it possible to increase the number of communications.
  • the invention aims to reduce, on average, the resource used for the transmission of a service, in order to increase the number of users in the system, that is to say the number of communications per cell.
  • a secondary objective of the invention is to provide such a method making it possible to transmit asynchronous data easily and as quickly as possible, in particular when the same resource cannot be released in both directions of communication.
  • the invention also aims to provide such a method, which makes it possible to simplify the implementation of the infrastructure of a network.
  • network planning must be done in such a way as to offer everywhere (or on a certain portion of the surface of each cell) an acceptable operability point (C / I ⁇ 9 dB in GSM), which, in some cases, causes very heavy constraints.
  • the invention therefore aims to relax this constraint, by widening the operability range (beyond 9 dB, for example, in the case of GSM), so as to allow more efficient planning, by reducing the number of sites.
  • Another object of the invention is also to provide such a method, applying both to speech signals and to data signals.
  • the invention is in fact based on a new approach to the transmission channel, which is considered in different ways according to each direction of transmission. It appears that the transmission conditions can be very different from one direction of transmission to another. This is mainly due to the fact that the jammers are different.
  • the jammers are essentially the mobiles moving in the co-channel cells, while in the opposite direction, called down (or "downlink" in Anglosaxon), the jammers are the neighboring base stations.
  • down or "downlink" in Anglosaxon
  • the invention therefore allows a triple optimization:
  • the invention supposes the return of quality information (in at least one sense) to make a decision
  • Certain radiocommunication systems such as GSM, allocate resources in a fixed manner, according to at least two modes of transmission, corresponding to transmission resources allocated to a different communication.
  • a transmission mode defines a pair (coding mode, allocated resource).
  • the transmission mode therefore corresponds to the use of a certain coding mode and the allocation of a certain resource.
  • a coding mode can therefore correspond to several transmission modes.
  • a transmission mode is chosen at the initialization of a communication, corresponding for example to a required level of quality.
  • the invention allows a change in transmission mode, corresponding to a change in coding mode, as soon as possible (transition to a less robust mode with regard to transmission errors, but offering a better quality and / or lower consumption of resources), or necessary (transition to a more robust mode with regard to transmission errors, but more consuming of resources and / or making it possible to maintain the service at the expense of slight decrease in quality, subject of course to availability).
  • the principle can be very simple: the change of mode in one direction takes place as soon as the change of coding mode towards a mode less, respectively more, robust vis- against transmission errors is possible, respectively necessary.
  • a change in coding mode is necessary if the quality of the channel deteriorates. It is possible if the quality of the channel encountered improves and makes it possible to ensure the quality of the transmission with a coding mode that consumes less resource, or to increase it by retaining the allocated resource.
  • bidirectional transmission mode which corresponds to the use of the same unidirectional mode in both directions of transmission.
  • a change of bidirectional transmission mode therefore takes place if a change of coding mode (compatible with the transmission mode) is possible for both directions, or necessary for at least one direction.
  • a change of transmission mode to a transmission mode corresponding to a larger transmission resource is carried out when at least one of the coding modes selected in at least one direction of transmission corresponds to a total bit rate incompatible with the resource allocated in the current transmission mode and that the necessary additional transmission resource is available (in this case, the same coding mode is therefore applied to both directions of transmission, this coding mode being that of the two selected modes requiring the more resource),
  • a bidirectional transmission mode is then chosen corresponding to the use on the two directions of the same coding mode, this being the most resource-consuming mode among the two modes selected in each direction.
  • the invention is not limited to two modes of coding, nor two modes of transmission.
  • the invention can easily be generalized to n coding modes and m unidirectional transmission modes (m ⁇ n, the same coding mode possibly corresponding to several transmission modes). From n coding modes one can define n bidirectional transmission modes for which the same coding mode is used in both directions.
  • At least one modified transmission mode is defined, according to which the coding modes used in the two directions are different.
  • n (n-1) bidirectional transmission modes corresponding to the use of the same coding in both directions (called primary modes); - n (n-1) bidirectional transmission modes corresponding to modes two-way coding (called secondary modes).
  • primary modes - n (n-1) bidirectional transmission modes corresponding to modes two-way coding
  • secondary modes Among these n (n-1) modes, there may exist cases such that the gross bit rate is different and therefore corresponds to different minimum required resources in the two directions of transmission (more precisely, there are modified transmission modes of two types: modes with the same gross flow in both directions, and modes with asymmetric gross flows). If the system requires symmetry of resource allocation, the resource corresponding to the highest gross throughput is allocated. The resource allocated to at least one of said directions of transmission is therefore greater than the resource necessary for transmitting the information coded according to the corresponding coding mode, and said coded information is distributed in a fraction of the time intervals corresponding to said allocated resource.
  • This modified type of transmission is completely new. It is only possible because the invention provides a separate approach to the quality of each direction of transmission. It allows, in the case of a bidirectional mode with asymmetric gross flow, to release time intervals in one direction, even if this is not possible in the other direction.
  • the invention also also specifically relates to such a modified mode of transmission.
  • said modes of transmission include:
  • first mode (called full speed) according to which said data is transmitted at a time interval all signal frames; and - a second mode (called half-rate) according to which said data are transmitted at the rate of a time interval every two signal frames.
  • a modified mode of transmission advantageously consists in:
  • the analysis of the transmission quality consists in determining at least one of the pieces of information belonging to the group comprising:
  • said selections of a coding mode also take account of at least one of the items of information belonging to the group comprising:
  • the selection of a coding mode comprises a step of comparing information representative of the quality of the transmission with at least one predetermined threshold, and more precisely, as many thresholds as coding modes.
  • Said information representative of the quality is advantageously compared to separate thresholds according to the level of quality required for the communication in progress, if several levels of quality are distinguished.
  • said thresholds are predetermined values of the useful power to interference ratio (C / I).
  • the decision to change the coding mode and / or transmission mode is taken in said base station, said mobile transmitting to said base station information representative of the quality of the transmission in the direction base station to mobile.
  • the method of the invention preferably comprises a step of selecting between at least two source codings and / or a step of selecting between at least two channel codings.
  • Said selection of a coding mode is carried out so as, in particular, to limit the quantity of resource allocated in each direction of transmission and / or to optimize the quality of the transmission.
  • the choices of a source coding and a channel coding can be made so as to maintain as much as possible the gross bit rate in progress, and therefore offer the best possible quality without modification of the resource, or even in order to ensure the best possible quality, by agreeing to modify the resource.
  • the invention also relates to a base station of a communication system.
  • radiocommunication implementing the method described above.
  • Such a base station advantageously comprises:
  • FIG. 1 shows schematically a cellular radio network of known type, in which the method of the invention can be implemented
  • FIGS. 3A and 3C illustrate the three modes of data transmission implemented in an advantageous embodiment of the invention, corresponding respectively to the two known modes known as “full rate” and “half rate”, and to the mode new to the invention, called “modified half rate”;
  • Figures 4A and 4B show the principle of the mode change decision, according to the level of quality required for the communication in progress, and Figures 5A and 5B show the different corresponding operating possibilities;
  • FIG. 6 illustrates the variations in the bit error rate as a function of the C / I ratio, according to the quality level required, and a possible determination of the threshold values of FIGS. 4A, 4B, 5A and 5B;
  • FIG. 7 shows a block diagram of the transmission part of a base station according to the invention.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating the general principle of the invention
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of the method of the invention, generalizing, for the selection of the coding mode, the embodiment of Figure 2 to n coding modes;
  • FIG. 11 shows the different possible bidirectional transmission modes, when n codings are available in each direction of transmission, according to quality information
  • FIG. 12 is a generalization of FIG. 6, in the case of n coding modes corresponding to n channel codings for the data at constant useful rate;
  • FIG. 13 shows the performance curves of different coding modes for speech (consisting of the combination of two speech coders and three channel codings), in terms of "MOS";
  • FIG. 14 illustrates, in the form of a matrix, a numbering possible for transmission modes of a system with n coding modes in each direction.
  • FIG. 1 schematically illustrates a cellular network of the known type.
  • the geographic territory covered by the radiocommunication system is divided into cells 11 1 to 1 1 N.
  • Each cell 1 1 1 comprises a base station 12 1 capable of exchanging signals 13 1 , 13 2 with a plurality of mobiles 14 1 , 14 2 circulating in said cell 11 1 .
  • Two neighboring cells 11 1 , 1 1 2 operate on separate frequency bands, so that there is no interference between the signals transmitted in the two cells. More specifically, the allocation of frequencies is based on an organization of the cells into patterns 15 1 , 15 2 of seven cells. Of course, the patterns (as well as the cells) can be of different shapes, and can contain more than seven cells. Within the same pattern, the allocated frequencies are different. On the other hand, from one motif 15 1 to another 15 2 , they are reused. Thus, for example, cell 11 5 uses the same frequencies as cell 11 1 .
  • the signals 13 1 , 13 2 exchanged in the cell 11 1 can create interference 16 with the signals exchanged in the cell 11 5 .
  • One of the objectives of the invention is to limit this interference (another essential objective of course being to increase the number of possible conversations in a cell), by reducing as much as possible the exchanges 13 1 , 13 2 . Indeed, when there are no 13 1 signals or
  • the main characteristic of the invention is to control the coding mode as a function of a double analysis of the transmission channel, the latter being considered independently for each direction of transmission.
  • the main characteristic of the invention is to control the coding mode as a function of a double analysis of the transmission channel, the latter being considered independently for each direction of transmission.
  • this technique frees up resources to transmit additional data or speech, and also optimizes the quality of the transmission.
  • FIG. 9 presents the main characteristics of the method of the invention.
  • the references relating to the direction of upward transmission are indicated M, and the references concerning the downward direction are indicated D.
  • the coding is optimized independently in each direction of transmission.
  • two separate quality measurements 91 M and 91 D are carried out, for each direction of transmission (as already indicated, the qualities of transmission can indeed be very different from one direction to another).
  • a 93 M coding mode is selected (92 M - 92 D ). 93 D as a function of the measured quality indicator 91 M , 91 D, of traffic load information 925 M , 925 D and, optionally, of a required quality 94 M , 94 D for the transmission.
  • the choice 92 M , 92 D of the coding mode comprises two steps:
  • source coding naturally corresponds, in the case of data, to the concept of useful bit rate.
  • This double choice is made for example so as to limit the bit rate and optimize the quality of the coding, as a function of the characteristics of the transmission channel.
  • a coding mode is chosen which corresponds to a useful bit rate (source coding) and a given channel coding, as illustrated by the arrows 923 M , 923 D , 924M, 924 D.
  • each station performs one (or more) measurement (s) of the quality of the received signal, then performs the choice of coding mode or transmits this measurement to the other station, so that it make the corresponding choice.
  • the method further comprises an additional step 95 of allocating transmission resource.
  • This allocation 95 is made so as to allow the transmission of the information coded according to the coding mode 93 M , 93 D , selected as a function of course of the availabilities 96 M , 96 D , and always with the objective of limiting the resource used.
  • the choice of coding mode is transmitted to the other station, so that it adapts its coding and / or its decoding.
  • the method of the invention can take into account traffic information 925 M and 925 D , for the choice of the coding mode and / or the transmission mode, in particular in the case where the useful bit rate can be variable (especially for data services).
  • the selected coding and transmission mode or modes 97 are then transmitted (98) to the other station, so that the latter adapts its coding and / or decoding.
  • FIG. 2 illustrates a first embodiment of the invention, in which each direction of transmission is managed independently (double one-way communication), and in which two modes of transmission are available, for a constant useful speed.
  • Figure 2 shows the processing done in the master station (base station or mobile), in the case where the communication concerns a data exchange.
  • the mobile transmits (29) the quality information to the base station, which makes the decisions for each direction of transmission.
  • the system provides at least two modes of transmission, for example the so-called “full rate” (FR) and “half rate” (HR) modes, corresponding to distinct channel coding qualities (coding efficiency).
  • FR full rate
  • HR half rate
  • I Q channel coding qualities
  • the two modes considered can be the "half rate” mode (in the sense defined in the GSM standard) and the "overprotected half rate” mode (corresponding to the use of a speech corresponding to the "half rate” mode, with a channel coding with enhanced robustness, so as to occupy a resource of a time interval all the frames).
  • a single threshold is then taken into account (there are not several quality levels).
  • the issuance 28 of an order can of course take into account many other criteria and in particular the resources available. It can also implement a timer, to avoid incessant changes.
  • FIG. 10 thus presents a generalization of the case of FIG. 2 with n unidirectional modes (for data services with constant useful bit rate or speech).
  • quality information I Q is determined (102) regularly (or we obtain from the other station), then we compare (103) I Q to a series of thresholds Si. For example, if the quality criterion is C / I, we compare I Q to C / I [i], and we select the coding mode k such that:
  • the mode change information is transmitted (107) to the other station.
  • I Q quality information can be expressed in different terms than the quality of service.
  • quality of service can be measured in bit error rate (BER), and the decision can be made over distance.
  • BER bit error rate
  • the order of the thresholds can be reversed, for example if the criterion chosen is distance. Indeed, when the distance is large, the quality is statistically lower, and we need a more robust coding mode. On the other hand, for a small distance, the C / I ratio is statistically greater, and is characteristic of a favorable situation.
  • Modes can be changed depending on the quality of the channel, but also depending on the network traffic load. For each useful flow, there will be a series of modes corresponding to a different resource. This amounts to adding a dimension for the classification of modes. Depending on the traffic load, one will choose, among the coding modes leading to the use of a certain resource, the mode allowing quality of service to be ensured.
  • the traffic load can be measured as the number of time slots used in the cell, known to the base station).
  • the allocation of resources is symmetrical: the same quantity of resources must be allocated to each direction of transmission.
  • the change of transmission mode (in the usual sense given to this term) is only possible when it is acceptable or necessary in both directions of transmission.
  • the invention proposes, for data, a new mode, called modified mode, which is based on a new approach, at two levels: on the one hand, the coding changes are checked, in each direction of transmission, and on the other hand, the mode changes.
  • FIGS. 3A to 3C illustrate the three possible modes in the case where two bidirectional transmission modes ("full rate” and "half rate") are available, for a data service with constant useful rate. Of course, several other modes on the same model can be defined.
  • FIG. 3A illustrates the known mode known as "full rate", in which an interval 31i,
  • the data is coded using a first channel coding, which corresponds to a bit rate of 22.8 kbits / s (in GSM).
  • FIG. 3B illustrates the second known mode, called "half rate", corresponding to a second channel coding, with a bit rate of 11.4 kbits / s.
  • the first and second codings can for example correspond to different error correcting coding rates.
  • a time interval 35 i , 36 i is allocated to the communication only one frame out of two 37 1 , 37 3 , 38 1 , 38 3 .
  • the corresponding time interval 39, 310 can be assigned to another communication.
  • FIG. 3C illustrates the "half rate” mode modified according to the invention.
  • This modified mode is implemented when the transmission channel allows the use of different channel codings in the two directions of transmission.
  • the same resource as in the "full rate” mode (FIG. 3 A) remains allocated: each frame 31 1 i , 312 i comprises a time interval 313 i , 314 i for communication, but:
  • the first channel coding is implemented, and all the time intervals 313 i comprise data:
  • the second channel coding is used, which corresponds to a bit rate half of the previous one, and data is only transmitted in a time interval 314 1 , 314 3 out of two.
  • Unused intervals 314 2 are either allocated for asynchronous data transmission or kept empty to limit interference.
  • a known system of this type can therefore make it possible to define two types of service, corresponding to different qualities.
  • This quality is, for example, measurable in bit error rate at output (BER (Bit Error Rate).
  • BER Bit Error Rate
  • the service implemented therefore belongs to a set ("good” quality service, "average” quality service), corresponding respectively to a high speed and a reduced speed under normal conditions.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate the decision principle in the two types of quality, and therefore of service, respectively, and FIGS. 5A and 5B present the different operating possibilities.
  • FIG. 4A corresponds to the high quality level.
  • the "full rate” coding mode 41 is used. Beyond S [1], we implements the coding mode "half rate" 42. Below S [2], the communication risks being interrupted.
  • FIG. 4B corresponds to the reduced quality level.
  • the "full rate” coding mode is used 43.
  • the "half rate” coding is implemented 44.
  • the communication may be interrupted.
  • FIG. 6 shows the variations in the BER bit error rate as a function of C / I, for the "full rate” 61 modes on the one hand and the modified "half rate” or "half rate” 62 on the other hand.
  • the coding rates are in a ratio 2. Any other ratio can of course be chosen. Furthermore, this principle can be easily generalized to a higher number n of coding modes.
  • n 2 (n + (n (n-1)) two-way transmission modes.
  • the first n modes correspond to the use of the same coding mode i in both directions.
  • the (n (n- 1)) other bidirectional modes correspond to the use of different coding modes.
  • the allocated resource is that required by the most demanding coding mode.
  • Mi corresponds to the Ci coding in both directions
  • Mi corresponds to the coding C1 in one direction and to the coding Cm in the other direction where 1 and m are given by the symmetrical matrix presented in FIG. 14.
  • Qi quality is measured, for example, in terms of bit error rate for data services.
  • Qi can be measured in terms of "Mean Opinion Score” (MOS) for speech transmission services.
  • MOS Organic Opinion Score
  • FIG. 12 is similar to FIG. 6 but presents n curves 1211 to 121n corresponding to the n codings, in the case of data with fixed useful rate.
  • the C / I thresholds [i, j] are defined as the minimum values of C / I allowing a coding Cj to ensure the quality Qi.
  • C / I [i, j] corresponds to the abscissa of the point of the curve giving the performance of the coding j for an ordinate equal to Qi.
  • Figure 11 thus illustrates the different possibilities in such a case ( Figure 1 1 corresponds to the extension of Figures 5A and 5B), for a given service i.
  • the thresholds S [j] then correspond to the C / I [i, j].
  • the robustness of the coding increases for n increasing.
  • the mode change decisions are advantageously taken in only one of the two communicating stations, and preferably in the base station. However, of course, these decisions can be made in the mobile.
  • the mode control means 71 determine the type of channel coding to be implemented, on the one hand in the base station to mobile direction, by acting on the selector 72 by the command 73 to choose a channel coder from the coders channel 713 1 and 713 N , and on the other hand in the mobile direction towards base station, by transmitting to the mobile a command 74 to change the mode, if necessary.
  • control means 71 act according to a required quality of service.
  • information 76 representative of the quality of the transmission in the mobile direction to base station obtained by analysis 77 of the received signal 78, and information 79 representative of the quality in the base station direction, extracted (710) data transmitted by the mobile.
  • module 71 The processing implemented in module 71 is described in more detail below, in conjunction with FIG. 8.
  • the data 711 to be transmitted to the mobile undergoes source coding 712, then channel coding 713 i , according to the position of the selector 72.
  • the codings 713 i correspond for example to different coding rates.
  • a transmission mode is used. bidirectional says modified and the data coded for one of the directions of transmission use only a part of the allocated resource. The base station can then authorize the transmission of asynchronous data in the time slots left free.
  • the base station may include a formatting and transmission module 717, which receives (with regard to the communication considered) either the data 718 delivered by a full-speed channel encoder 713 1 , or the data 719 delivered by a selector 720, which alternately delivers data 72 produced by a channel encoder 713 N and asynchronous data 722.
  • a formatting and transmission module 717 which receives (with regard to the communication considered) either the data 718 delivered by a full-speed channel encoder 713 1 , or the data 719 delivered by a selector 720, which alternately delivers data 72 produced by a channel encoder 713 N and asynchronous data 722.
  • the mode change commands and the quality information are transmitted for example among the protocol data.
  • GSM Global System for Mobile communications
  • they can in particular be placed in the ACCH or FACCH channels.
  • the module performs (81) a quality measurement 84 in the downward direction
  • the invention also applies to the transmission of speech. Several situations can also be encountered:
  • one can have a series of transmission modes with a fixed useful bit rate, according to the principle already described for data (in particular for two coding modes “half rate” and “overprotected half rate”;
  • MOS Organic Opinion Score
  • the curves 131 i, j correspond to the codings i, j, where j is relative to the gross bit rate and i and to the channel coding rate , j increases when the gross flow increases and i increases when the robustness decreases.
  • the codes 133 use 2 time slots ("slots") per frame, and the codes 134 use a time interval per frame.

Abstract

L'invention concerne un procédé d'adaptation de l'interface air, dans un système de radiocommunication vers des mobiles permettant de réaliser des échanges de signaux numériques bidirectionnels entre au moins un mobile et au moins une station de base, ledit système prévoyant au moins deux modes de codage (93M, 93D), chaque mode correspondant à un codage source et à un codage canal prédéterminés pour la transmission d'un signal utile, pour chaque sens de transmissions, chaque codage source correspondant à un débit utile donné, et chaque codage canal correspondant à un rendement de codage donné, et donc à un débit total donné, pour un codage source donné. Lors d'une communication entre un mobile et une station de base, on réalise deux analyses distinctes de la qualité de transmission, pour chaque sens de transmission respectivement, et, pour chacun desdits sens de transmission, on sélectionne (92M, 92D) un desdits modes de codage, en fonction de l'analyse correspondante de qualité de transmission.

Description

PROCEDE D ' ADAPTATION DU MODE DE TRANSMISSION DANS UN SYSTEME DE RADIOCOMMUNICATION MOBILE
Le domaine de l'invention est celui des radiocommunications numériques vers des mobiles. L'invention s'applique notamment aux systèmes de radiocommunication cellulaires, tels que, par exemple, les systèmes répondant au standard GSM (Groupe Spécial Mobile).
Plus particulièrement, l'invention concerne les échanges de signaux numériques, qu'il s'agisse de données ou de parole, dans les systèmes mettant en oeuvre un multiplexage temporel, selon la technique dite AMRT (Accès Multiple par Répartition dans le Temps).
De façon connue, la technique AMRT consiste à diviser le temps en trames de durée fixe et prédéterminée, elles-mêmes divisées en intervalles de temps. A chaque communication à assurer on associe un (ou plusieurs) intervalles de temps.
Ainsi, une trame comprend N intervalles de temps, pouvant correspondre à N communications. Chaque récepteur sait extraire les intervalles de temps qui lui sont destinés, de façon à reconstruire le signal source. De cette façon, N communications peuvent être transmises sur une même bande de fréquence.
Classiquement, en ce qui concerne les échanges de données, les systèmes de radiocommunication tels que le GSM prévoient deux services, correspondant à deux niveaux de qualité distincts. Ainsi, le système GSM prévoit, pour la transmission de données, un premier mode de transmission de données, appelé mode plein débit (et dit mode "full rate" en anglo-saxon) consistant à transmettre un intervalle de temps dans chaque trame, et un second mode de transmission, dit mode demi-débit, ou mode "half rate" en anglo-saxon, dans lequel le signal de données est transmis dans un intervalle de temps une trame sur deux seulement, en moyenne.
Selon ce second mode, la ressource allouée à une communication est divisée par deux, par rapport au premier mode. Cela libère donc des ressources pour d'autres communications.
Bien sûr, cette réduction de moitié du débit total de la communication nécessite une modification du codage canal mis en oeuvre, pour conserver un même débit utile. F.n d'autres termes, le mode "half rate" correspond à un codage canal de rendement moitié de celui du mode "full rate". Dans le cas du GSM, ces deux modes correspondent respectivement à des débits bruts de 11, 4 et 22, 8 kbits/s.
En conséquence, l'efficacité du codage canal en "half rate" est inférieure à celle du codage canal en "full rate". Le mode "half rate" ne peut donc être mis en oeuvre que lorsque les conditions de transmission sont bonnes et/ou la qualité de service requise est moyenne, c'est-à-dire que celui-ci admet un taux d'erreur binaire relativement élevé. Dès que le canal de transmission est perturbé et/ou que les données requièrent une bonne qualité (c'est-à-dire un taux d'erreur faible), il est nécessaire d'utiliser le mode "full rate".
Selon la norme GSM, le choix d'un mode de transmission se fait à l'établissement de la communication, et est définitif pour toute la communication. L'inconvénient de cette technique est double :
- si le service considéré requiert une qualité correspondant à l'utilisation du mode "half rate" dans des conditions normales d'opérabilité et si le mode retenu est le mode "half rate", et que le canal devient plus perturbé, c'està-dire que l'on dépasse le point d'opérabilité du système (fixé à C/I de l'ordre de 9dB), la communication en cours est brutalement interrompue. Or, dans des conditions difficiles de couverture, une valeur de C/I inférieure a 9 dB peut se rencontrer ;
- si le service considéré requiert une qualité correspondant à l'utilisation du mode "full rate" dans des conditions normales d'opérabilité et si le mode retenu est le mode "full rate" et que le canal devient moins perturbé, le codage canal mis en oeuvre est d'une qualité supérieure à la qualité requise. Le canal de transmission est alors inutilement encombré une trame sur deux (d'où des interférences non nécessaires dans les cellules voisines).
Dans les systèmes de radiocommunication avec un mobile, ces problèmes sont des problèmes majeurs, du fait que le canal de transmission change en permanence en fonction des déplacements du mobile, des déplacements et de l'activité des brouilleurs. etc... Cela conduit le plus souvent à choisir le mode "full rate", par sécurité, ce qui entraine une consommation élevée, et souvent inutile, de la ressource de transmission.
Dans le cas de la phonie, on peut également distinguer deux configurations
(modes plein débit et demi débit respectivement), qui correspondent à l'utilisation de codeurs de parole (codage source) différents, d'une part, et de codeurs canal différents, d'autre part, les deux couples de codeurs (source et canal) permettant d'atteindre respectivement les débits bruts de 22,8 kbits/s ("full rate") et 1 1,4 kbits/s ("half rate").
Des problèmes similaires à ceux décrits ci-dessus pour les données sont donc également rencontrés pour la parole.
L'un des objectifs majeurs des concepteurs de ces systèmes de radiocommunication est de limiter la quantité de données transmises, pour de nombreuses raisons, et notamment pour :
- augmenter le nombre de communications dans le multiplex ;
- réduire les temps de transmission (dans le cas de la transmission de données) ;
- ...
Dans ce but notamment, la demande de brevet européenne EP 0 472 51 1 a proposé de modifier en cours de communication le mode de transmission mis en oeuvre, en fonction d'une mesure du taux d'erreur binaire.
Plus précisément, selon le procédé décrit dans cette demande, la station de base
(station gérant l'ensemble des communications avec des mobiles dans une cellule donnée) mesure le taux d'erreur binaire d'une communication donnée, et sélectionne l'un ou l'autre des modes de transmission, en fonction du taux d'erreur mesuré.
Cette technique permet d'améliorer l'utilisation des ressources de transmission. Elle présente toutefois plusieurs inconvénients, que l'approche technique nouvelle de l'invention permet de bien mettre en évidence. Notamment, elle repose sur une analyse du canal de transmission vu de la station de base uniquement (ou de la station mobile uniquement), ce qui conduit à une utilisation non optimisée des ressources, ainsi que cela apparaîtra par la suite.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un procédé d'adaptation de l'interface air (correspondant essentiellement aux couches 1 (physique) et 2 (liaison) du modèle ISO) dans un système de radiocommunication, permettant de réduire au maximum l'encombrement des canaux de transmission, en abaissant la quantité de ressource allouée en moyenne à une communication, d'une part, et d'autre part de limiter les interférences induites par une communication dans les cellules voisines.
Cet objectif de limitation des interférences est notamment crucial dans les systèmes de radiocommunication cellulaire. En effet, dans ces systèmes, une même bande de fréquence est allouée à plusieurs cellules géographiques. Bien que la répartition de ces dernières soit définie de façon à maximiser la distance entre ces cellules, il n'est pas rare que les signaux d'une cellule donnée soient perturbés par ceux d'autres cellules utilisant la même bande au-delà d'une limite acceptablr pour le système.
Dans un système cellulaire, on fixe généralement un niveau maximum d'interférence permettant d'assurer la qualité du service. Un objectif de l'invention est donc de fournir un tel procédé, permettant de continuer à assurer la qualité d'un service, même lorsque l'interférence dépasse ce niveau maximum.
L'invention a ainsi pour objectif de fournir un tel procédé, dans lequel les cas de coupures intempestives de la communication sont réduits.
En d'autres termes, un objectif de l'invention est d'élargir la plage d'opérabilité du système, notamment vers des conditions de transmission difficiles.
Un autre objectif essentiel et primordial de l'invention est de fournir un tel procédé, qui permette d'augmenter le nombre de communications. En d'autres termes, l'invention a pour objectif de diminuer, en moyenne, la ressource utilisée pour la transmission d'un service, afin d'augmenter le nombre d'utilisateurs dans le système, c'est-à-dire le nombre de communications par cellules.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, un objectif secondaire de l'invention est de fournir un tel procédé permettant de transmettre aisément et le plus rapidement possible des données asynchrones, en particulier lorsqu'on ne peut pas libérer une même ressource dans les deux sens de communication. L'invention a aussi pour objectif de fournir un tel procédé, qui permette de simplifier la mise en oeuvre de l'infrastructure d'un réseau. En effet, classiquement, la planification du réseau doit être faite de façon à offrir partout (ou sur une certaine portion de la surface de chaque cellule) un point d'opérabilité acceptable (C/I≈ 9 dB en GSM), ce qui, dans certains cas, entraîne des contraintes très lourdes.
L'invention a donc pour objectif de relâcher cette contrainte, en élargissant la plage d'opérabilité (au-delà de 9 dB, par exemple, dans le cas du GSM), de façon à permettre une planification plus efficace, en réduisant le nombre de sites.
Un autre objectif de l'invention est également de fournir un tel procédé, s'appliquant aussi bien aux signaux de parole qu'aux signaux de données.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un procédé d'adaptation de l'interface air, dans un système de radiocommunication vers des mobiles permettant de réaliser des échanges de signaux numériques bidirectionnels entre au moins un mobile et au moins une station de base, ledit système prévoyant au moins deux modes de codage, chaque mode correspondant à un codage source et à un codage canal prédéterminés pour la transmission d'un signal utile, pour chaque sens de transmission,
chaque codage source correspondant à un débit utile donné, et chaque codage canal correspondant à un rendement de codage donné, et donc à un débit total donné, pour un codage source donné,
procédé tel que, lors d'une communication entre un mobile et une station de base, on réalise deux analyses distinctes de la qualité de transmission, pour chaque sens de transmission respectivement,
et tel que, pour chacun desdits sens de transmission, on sélectionne un desdits modes de codage, en fonction de l'analyse correspondante de qualité de transmission.
L'invention repose en effet sur une approche nouvelle du canal de transmission, qui est considéré de façons distinctes selon chaque sens de transmission. Il apparaît en effet que les conditions de transmission peuvent être très différentes d'un sens de transmission à l'autre. Cela est notamment dû au fait que les brouilleurs sont différents. Dans le sens dit montant ("uplink" en anglo-saxon), c'est-à-dire de la station mobile vers la station de base, les brouilleurs sont essentiellement les mobiles se déplaçant dans les cellules co-canal, alors que dans le sens opposé, dit descendant (ou "downlink" en anglosaxon), les brouilleurs sont les stations de base voisines. Les effets de masque sont donc différents.
L'invention permet donc une triple optimisation :
- sur l'analyse des conditions de transmission, qui n'étaient auparavant vues que d'une seule extrémité (en général la station de base). On pouvait alors estimer bon un canal mauvais dans l'autre sens, et inversement. L'invention suppose un retour d'une information de qualité (dans au moins un sens) pour prendre une décision ;
- sur la sélection du mode de codage, qui est faite sélectivement pour chaque sens de transmission ; et
- sur le mode de codage mis en oeuvre, puisque l'invention permet d'agir sélectivement sur le coduge source et/ou sur le codage canal. Il convient de noter que la démarche de l'invention n'est nullement évidente, au vu des techniques connues. En effet, outre le fait qu'elle repose sur une approche nouvelle du canal de transmission, plusieurs adaptations sont nécessaires pour mettre en oeuvre l'invention, notamment en ce qui concerne les échanges d'informations (de mesure de qualité et/ou de changement de mode de codage) entre les deux stations.
Certains systèmes de radiocommunication, tel que le GSM, allouent les ressources de façon figée, selon au moins deux modes de transmission, correspondant à des ressources de transmission allouées à une communication différentes.
Plus précisément, un mode de transmission définit un couple (mode de codage, ressource allouée). Le mode de transmission correspond donc à l'utilisation d'un certain mode de codage et à l'allocation d'une certaine ressource. Un mode de codage peut donc correspondre à plusieurs modes de transmission.
Dans ce cas, lors d'une communication entre un mobile et une station de base, on sélectionne avantageusement, selon l'invention, un desdits modes de transmission unidirectionnel, pour chaque sens de transmission montant et descendant, en fonction d'au moins une desdites analyses de qualité de transmission et du niveau de qualité requis pour ladite communication, et éventuellement de la charge de trafic.
En d'autres termes, un mode de transmission est choisi à l'initialisation d'une communication, correspondant par exemple à un niveau de qualité requis. En cours de communication, l'invention permet un changement de mode de transmission, correspondant à un changement de mode de codage, dès que cela est possible (passage à un mode moins robuste vis-à-vis des erreurs de transmission, mais offrant une meilleure qualité et/ou une plus faible consommation de ressources), ou nécessaire (passage à un mode plus robuste vis-à-vis des erreurs de transmission, mais plus consommateur de ressources et/ou permettant de maintenir le service au détriment d'une légère baisse de la qualité, sous réserve bien sûr de disponibilité).
Plusieurs situations peuvent être envisagées, selon que le système de radiocommunication considéré exige ou non une symétrie dans l'allocation des ressources pour chaque sens de transmission.
Dans le second cas, qui peut être assimilé à une double communication unidirectionnelle, le principe peut être très simple : le changement de mode dans un sens a lieu dès que le changement de mode de codage vers un mode moins, respectivement plus, robuste vis-à-vis des erreurs de transmission est possible, respectivement nécessaire. Un changement de mode de codage est nécessaire si la qualité du canal se dégrade. Il est possible si la qualité du canal rencontrée s'améliore et permet d'assurer la qualité de la transmission avec un mode de codage moins consommateur de ressource, ou de l'augmenter en conservant la ressource allouée.
Dans le premier cas, qui correspond par exemple au GSM, une application directe conduit à choisir toujours des modes de codage identiques sur les deux directions. On a donc un mode de transmission bidirectionnel, qui correspond à l'utilisation d'un même mode unidirectionneldans les deux sens de transmission. Un changement de mode de transmission bidirectionnel a donc lieu si un changement de mode de codage (compatible avec le mode de transmission) est possible pour les deux sens, ou nécessaire pour au moins un sens.
Ainsi, dans un système dans lequel lesdits modes de transmission correspondent à une allocation de ressources de transmission identiques dans chacun desdits sens de transmission, un changement de mode de transmission vers un mode de transmission correspondant à une ressource de transmission plus importante est effectué lorsque l'un au moins des modes de codage sélectionné dans au moins un sens de transmission correspond à un débit total incompatible avec la ressource allouée dans le mode de transmission en cours et que le supplément de ressource de transmission nécessaire est disponible (dans ce cas.on applique donc aux deux sens de transmission le même mode de codage, ce mode de codage étant celui des deux modes sélectionnés requérant le plus de ressource),
et un changement de mode de transmission vers un mode de transmission correspondant à une ressource de transmission moins importante est effectué lorsque des modes de codage moins consommateur de ressource sont sélectionnés dans les deux sens. On choisit alors un mode de transmission bidirectionnel correspondant à l'utilisation sur les deux directions du même mode de codage, celui-ci étant le mode le plus consommateur de ressource parmi les deux modes sélectionnés dans chaque sens.
On peut procéder de la même manière pour la sélection entre des modes de transmission bidirectionnels de même ressource mais de robustesse différente.
Bien sûr, l'invention ne se limite pas à deux modes de codage, ni deux modes de transmission. Au contraire, l'invention peut être aisément généralisée à n modes de codage et m modes de transmission unidirectionnels (m≥ n, un même mode de codage pouvant correspondre à plusieurs modes de transmission). A partir de n modes de codage on peut définir n modes de transmission bidirectionnels pour lesquels un même mode de codage est utilisé dans les deux sens.
Selon une caractéristique importante de l'invention, on définit par ailleurs au moins un mode de transmission modifié, selon lesquels les modes de codage utilisés dans les deux sens sont différents.
Ainsi, dans le cas où on distingue n modes de codage unidirectionnels, on peut définir :
- n modes de transmission bidirectionnels correspondant à l'utilisation du même codage dans les deux sens (appellés modes primaires) ; - n(n-1) modes de transmission bidirectionnels correspondant à des modes de codage dans les deux sens (appelés modes secondaires). Parmi ces n(n-1) modes, il peut exister des cas tel que le débit brut est différent et correspond donc à des ressources minimales requises différentes dans les deux sens de transmission (plus précisément, il existe des modes de transmission modifiés de deux types : des modes avec même débit brut dans les deux sens, et des modes à débits bruts asymétriques). Si le système nécessite une symétrie d'allocation de ressource, on alloue la ressource correspondant au débit brut le plus élevé. La ressource allouée à au moins un desdits sens de transmission est donc supérieure à la ressource nécessaire pour transmettre les informations codées selon le mode de codage correspondant, et lesdites informations codées sont réparties dans une fraction des intervalles de temps correspondant à ladite ressource allouée.
Ce type de mode de transmission modifié est à tout à fait nouveau. Il n'est possible que parce que l'invention prévoit une approche distincte de la qualité de chaque sens de transmission. Il permet, dans le cas d'un mode bidirectionnel avec débit brut asymétrique, de libérer des intervalles de temps dans un sens, même si cela n'est pas possible dans l'autre sens. L'invention concerne d'ailleurs également spécifiquement un tel mode de transmission modifié.
Deux stratégies peuvent être envisagées pour les intervalles de temps non utilisés par ladite communication :
- soit ils ne portent aucun signal, ce qui permet de réduire les éventuelles interférences sur les cellules voisines. En effet, lorsqu'aucune émission n'existe dans une cellule, celle-ci n'induit pas d'interférence sur ses voisines,
- soit ils sont affectés au transport de données asynchrones.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention (prévu notamment pour le développement de l'actuelle norme GSM , pour les échanges de données), lesdits modes de transmission comprennent :
- un premier mode (dit plein débit) selon lequel lesdites données sont transmises à raison d'un intervalle de temps toutes les trames de signal ; et - un second mode (dit demi-débit) selon lequel lesdites données sont transmises à raison d'un intervalle de temps toutes les deux trames de signal.
Dans ce cas, un mode de transmission modifié consiste avantageusement à :
- transmettre, dans un premier sens de transmission, des informations codées selon un premier mode de codage à raison d'un intervalle de temps toutes les trames de signal (plein débit) ; et
- transmettre, dans un second sens de transmission, des informations codées selon un second mode de codage à raison d'un intervalle de temps toutes les deux trames de signal (demi-débit),
les ressources allouées à la communication dans les deux sens de transmission correspondant à la ressource nécessaire pour transmettre des données selon ledit premier mode.
De façon avantageuse, l'analyse de la qualité de transmission consiste à déterminer au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
- le taux d'erreur bit (BER) du signal reçu ;
- la puissance du signal reçu ;
- la distance séparant le mobile et la station de base ;
- une estimation de la réponse impulsionnelle du canal de transmission ; - l'alignement temporel ;
- le rapport signal à bruit ;
- le rapport signal à interférence (C/I).
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdites sélections d'un mode de codage tiennent compte par ailleurs d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
- un niveau de qualité requis, pour la communication en cours ;
- un niveau de qualité requis, pour au moins un sens de transmission et pour la communication en cours ;
- un type de service transporté par ladite communication ; - la charge de trafic.
Préférentiellement, la sélection d'un mode de codage comprend une étape de comparaison d'une information représentative de la qualité de la transmission avec au moins un seuil prédéterminé, et plus précisément, autant de seuils que de modes de codage.
Ladite information représentative de la qualité est avantageusement comparée à des seuils distincts selon le niveau de qualité requis pour la communication en cours, si plusieurs niveaux de qualités sont distingués.
Il est avantageux de définir deux jeux d'au moins un seuil, un premier jeu étant mis en oeuvre lorsque la qualité de transmission mesurée baisse, et un second jeu étant mis en oeuvre lorsque la qualité de transmission mesurée augmente.
Cela permet d'éviter des changements incessants de mode, lorsque le niveau mesuré est proche d'un seuil (effet "ping-pong").
De façon préférentielle, lesdits seuils sont des valeurs prédéterminées du rapport puissance utile sur interférence (C/I).
Selon un mode de réalisation préférentiel, la décision de changement de mode de codage et/ou de mode de transmission est prise dans ladite station de base, ledit mobile transmettant à ladite station de base une information représentative de la qualité de la transmission dans le sens station de base vers mobile.
De façon plus générale, le procédé de l'invention comprend préférentiellement une une étape de sélection entre au moins deux codages source et/ou une étape de sélection entre au moins deux codages canal.
Ladite sélection d'un mode de codage est réalisée de façon à, notamment, limiter la quantité de ressource allouée dans chaque sens de transmission et/ou à optimiser la qualité de la transmission.
Par exemple, les choix d'un codage source et d'un codage canal peuvent être fait de façon à maintenir autant que faire se peut le débit brut en cours, et donc offrir la meilleure qualité possible sans modification de la ressource, ou encore de façon à assurer la meilleure qualité possible, en acceptant de modifier la ressource.
L'invention concerne également une station de base d'un système de radiocommunication mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. Une telle station de base comprend avantageusement :
- des moyens de détermination d'au moins une première information représentative de la qualité de la transmission, dans le sens mobile vers station de base ;
- des moyens de réception d'une seconde information représentative de la qualité de la transmission dans le sens station de base vers mobile ; et - des moyens de modification du mode de codage et/ou du mode de transmission dans chaque sens de transmission, en fonction desdites première et seconde informations, et si nécessaire, de la charge de trafic ; et
- des moyens de transmission vers ledit mobile d'une information représentative des modes de codage et/ou de transmission sélectionnés. Elle concerne encore une station mobile correspondante comprenant :
- des moyens de détermination d'au moins une information représentative de la qualité de la transmission, dans le sens station de base vers station mobile ;
- des moyens de transmission de ladite information vers ladite station de base ; et
- des moyens de réception d'une information représentative des modes de codage et/ou de transmission sélectionnés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivant d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 présente de façon schématique un réseau de radiocommunication cellulaire de type connu, dans lequel le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre ;
- la figure 2 illustre un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, dans le cas d'une double communication unidirectionnelle, chaque sens de transmission étant géré indépendamment ; - les figures 3A et 3C illustrent les trois modes de transmission de données mis en oeuvre dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, correspondant respectivement aux deux modes connus dits en anglosaxon "full rate" et "half rate", et au mode nouveau de l'invention, dit "half rate" modifié ;
- les figures 4A et 4B présentent le principe de la décision de changement de mode, selon le niveau de qualité requis pour la communication en cours, et les figures 5A et 5B présentent les différentes possibilités de fonctionnement correspondantes ;
- la figure 6 illustre les variations du taux d'erreurs binaires en fonction du rapport C/I, selon le niveau de qualité requis, et une possible détermination des valeurs de seuils des figures 4A, 4B, 5A et 5B ;
la figure 7 présente un synoptique de la partie émission d'une station de base selon l'invention ;
- la figure 8 illustre le processus de décision mis en oeuvre par la station de la figure 7, dans le cas où on considère n=2 modes ;
- la figure 9 est un synoptique illustrant le principe général de l'invention ; - la figure 10 illustre un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, généralisant, pour la sélection du mode de codage, le mode de réalisation de la figure 2 à n modes de codage ;
- la figure 11 présente les différents modes de transmission bidirectionnels possibles, lorsque n codages sont disponibles dans chaque sens de transmission, en fonction d'une information de qualité ;
- la figure 12 est une généralisation de la figure 6, au cas à n modes de codage correspondant à n codages canal pour les données à débit utile constant ;
- la figure 13 présente les courbes de performance de différents modes de codage pour la phonie (consistant en la combinaison de deux codeurs de parole et de trois codages de canal), en terme de "MOS" ;
- la figure 14 illustre, sous la forme d'une matrice, une numérotation possible pour les modes de transmission d'un système à n modes de codage dans chaque sens.
La figure 1 illustre de façon schématique un réseau cellulaire du type connu. Le territoire géographique couvert par le système de radiocommunication est divisé en cellules 11 1 à 1 1N. Chaque cellule 1 1 1 comprend une station de base 121 capable d'échanger des signaux 131, 132 avec une pluralité de mobiles 141, 142 circulant dans ladite cellule 111.
Deux cellules voisines 11 1, 1 12 exploitent des bandes de fréquence distinctes, de façon qu'il n'y ait pas d'interférences entre les signaux émis dans les deux cellules. Plus précisément, l'allocation des fréquences est basée sur une organisation des cellules en motifs 151, 152 de sept cellules. Bien sûr, les motifs (de même que les cellules) peuvent être de formes différentes, et peuvent contenir plus de sept cellules. A l'intérieur d'un même motif, les fréquences allouées sont différentes. En revanche, d'un motif 151 à l'autre 152, elles sont réutilisées. Ainsi, par exemple, la cellule 115 utilise les mêmes fréquences que la cellule 111.
En conséquence, les signaux 131, 132 échangés dans la cellule 111 peuvent créer des interférences 16 avec les signaux échangés dans la cellule 115. Un des objectifs de l'invention est de limiter ces interférences (un autre objectif essentiel étant bien sûr d'augmenter le nombre de conversations possibles dans une cellule), en réduisant autant que faire se peut les échanges 131, 132. En effet, lorsqu'il n'y a pas de signaux 131 ou
132 émis, il n'y a bien sûr pas d'interférences 16.
Pour ce faire, la caractéristique principale de l'invention est de contrôler le mode de codage en fonction d'une double analyse du canal de transmission, celui-ci étant considéré indépendamment pour chaque sens de transmission. Ainsi, il est possible de limiter sélectivement dans chaque sens de transmission les signaux émis.
Selon une autre approche, cette technique permet de libérer des ressources pour transmettre des données ou des paroles supplémentaires, et également d'optimiser la qualité de la transmission.
La figure 9 présente les caractéristiques principales du procédé de l'invention. Sur cette figure 9, les références concernant le sens de transmission montant sont indicées M, et les références concernant le sens descendant sont indicées D.
Ainsi que cela apparaît clairement sur cette figure, le codage est optimisé indépendamment dans chaque sens de transmission. Pour cela, deux mesures de qualité distinctes 91M et 91D sont effectuées, pour chaque sens de transmission (comme on l'a déjà indiqué, les qualités de transmission peuvent en effet être très différentes d'un sens à l'autre).
Ensuite, pour chaque sens, on sélectionne (92M- 92D) un mode de codage 93M. 93D en fonction de l'indicateur de qualité mesuré 91 M, 91D, d'une information de charge de trafic 925M, 925D et, éventuellement, d'une qualité requise 94M, 94D pour la transmission.
Le choix 92M, 92D du mode de codage comprend deux étapes :
- le choix d' un codage source 921M, 921D ;
- le choix d'un codage canal 922M, 922D.
Le terme codage source correpond bien sûr, dans le cas de données, à la notion de débit utile.
Ce double choix est fait par exemple de façon à limiter le débit et à optimiser la qualité du codage, en fonction des caractéristiques du canal de transmission.
Bien sûr, les choix des deux codages ne sont pas indépendants. Au contraire, on choisit un mode de codage qui correspond à un débit utile (codage source) et un codage canal donnés, ainsi que cela est illustré par les flèches 923M, 923D, 924M, 924D.
Ces choix de modes de codage peuvent être fait dans l'une ou l'autre des stations. Dans tous les cas, chaque station effectue une (ou plusieurs) mesure(s) de la qualité du signal reçu, puis réalise le choix du mode de codage ou transmet à l'autre station cette mesure, de façon à ce que celle-ci fasse le choix correspondant.
Le procédé comprend encore une étape supplémentaire 95 d'allocation de ressource de transmission.
Cette allocation 95 est faite de façon à permettre la transmission des informations codées selon le mode de codage 93M, 93D, sélectionné en fonction bien sûr des disponibilités 96M, 96D, et toujours dans l'objectif de limiter la ressource utilisée.
Si le système prévoit que l'allocation de ressource doit être symétrique, celle-ci tient compte du mode de codage 93M, 93D présentant le débit brut le plus élevé.
Ensuite, le choix du mode de codage est transmis à l'autre station, de façon qu'elle adapte son codage et/ou son décodage.
Par ailleurs, le procédé de l'invention peut prendre en compte une information de trafic 925M et 925D, pour le choix du mode de codage et/ou du mode de transmission, notamment dans le cas où le débit utile peut être variable (particulièrement pour les services de données).
Le ou les modes de codage et de transmission 97 sélectionné(s) sont ensuite transmis (98) vers l'autre station, pour que celte dernière adapte son codage et/ou son décodage.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention peuvent donc être envisagés, selon le type de système considéré. La figure 2 illustre un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel chaque sens de transmission est géré indépendamment (double communication unidirectionnelle), et dans lequel deux modes de transmission sont disponibles, pour un débit utile constant.
Ce cas est le plus simple, puisqu'aucun problème d'asymétrie de ressources particulier n'est rencontré. La figure 2 présente le traitement fait dans la station maitresse (station de base ou mobile), dans le cas où la communication concerne un échange de données.
Dans chaque station (de base et mobile), on reçoit (21) un signal transmis, puis on en détermine (22) la qualité Q, par une méthode connue. Il existe en effet de très nombreux indicateurs de la qualité d'un signal, dont certains sont déjà calculés dans les stations, pour d'autres applications. C'est notamment le cas des critères suivants :
- le taux d'erreur bit (BER) du signal reçu ;
- la puissance du signal reçu ;
- la distance séparant le mobile et la station de base ;
- une estimation de la réponse impulsionnelle du canal de transmission ; - l'alignement temporel ;
- le rapport signal à bruit ;
- le rapport C/I. Bien sûr plusieurs de ces critères peuvent ôtrc pris en considération, pour affiner l'analyse.
Le mobile transmet (29) l'information de qualité à la station de base, qui prend les décisions pour chaque sens de transmission.
Le système prévoit au moins deux modes de transmission, par exemple les modes dits "full rate" (FR) et "half rate" (HR), correspondant à des qualités de codage canal (rendement de codage) distincts. En fonction de la valeur IQ, il est possible de changer de mode en cours de transmission, pour chaque sens de transmission.
Ainsi, en fonction du mode de transmission en cours (23), on effectue les comparaisons suivantes :
- si la transmission est en mode "full rate" 24, et que la qualité IQ est supérieure à un seuil S[1] prédéfini (25), il est possible de passer (210) au mode "half rate". On limite ainsi le débit tout en s'assurant que la qualité de transmission sera suffisante ;
- si la transmission est en mode "half rate" 26, et que la qualité IQ est supérieure à un seuil S[2] (27), il est souhaitable de passer (21 1) en mode
"full rate" pour maintenir la qualité de réception.
Dans le cas d'un signal de parole, les deux modes considérés peuvent être le mode "half rate" (au sens défini dans la norme GSM) et le mode "half rate surprotégé" (correspondant à l'utilisation d'un codeur de parole correspondant au mode "half rate", avec un codage canal à robustesse renforcée, de façon à occuper une ressource d'un intervalle de temps toutes les trames). Un seul seuil est alors pris en compte (il n'y a pas plusieurs niveaux de qualité).
Lorsque la réponse à l'un des tests 25 et 26 est positive, on émet (28) une commande de changement de mode vers la station mobile, et on modifie la ressource en conséquence. Sinon, aucun changement n'est effectué.
L'émission 28 d'une commande peut bien sûr prendre en compte de nombreux autres critères et en particulier les ressources disponibles. Elle peut également mettre en oeuvre une temporisation, pour éviter des changements incessants.
Par ailleurs, il est avantageux de prévoir la possibilité de requérir un niveau de qualité donné (parmi au moins deux possibles) à l'initialisation de la communication, éventuellement distinct dans chaque sens de transmission. Dans ce cas, on définit autant de seuils Qi que nécessaires.
La figure 10 présente ainsi une généralisation du cas de la figure 2 à n modes unidirectionnels (pour les services de données à débit utile constant ou la phonie).
Après avoir créé (101) la communication avec un niveau de qualité i choisi parmi n niveaux possibles, on détermine (102) régulièrement (ou on obtient de l'autre station) une information de qualité IQ, puis on compare (103) IQ à une série de seuils Si. Par exemple, si le critère de qualité est C/I, on compare IQ à C/I[i], et on sélectionne le mode de codage k tel que :
C/I[k]≤lQ≤C/I[k-1]
Si le mode de codage k est celui déjà sélectionné (104), aucun traitement n'est effectué (105). Sinon, on effectue le changement de mode de codage requis (106), puis on transmet (107) à l'autre station l'information de changement de mode.
Il est à noter que l'information de qualité IQ peut être exprimée en des termes différents que la qualité du service. Par exemple, pour les données, la qualité de service peut se mesurer en taux d'erreur binaire (BER), et la décision être prise sur la distance.
Bien sûr, l'ordre des seuils peut être inversé, par exemple si le critère choisi est la distance. En effet, quand la distance est grande, la qualité est statistiquement plus faible, et on a besoin d'un mode de codage plus robuste. Par contre, pour une faible distance, le rapport C/I est statistiquement plus grand, et est caractéristique d'une situation favorable.
Dans le cas de services de données dont le débit utile peut être variable on doit admettre un délai de transmission des informations variables. Par contre, les informations doivent être reçues avec une qualité minimum. On peut donc avoir une série de modes correspondant à un débit utile variable avec un débit brut constant ou variable, le dernier cas impliquant une ressource variable. Cela introduit des temps de transmission différents, pour une même quantité d'informations transmises.
On pourra changer de modes en fonction de la qualité du canal, mais aussi en fonction de la charge de trafic du réseau. Pour chaque débit utile, on aura une série de modes correspondant à une ressource différente. Cela revient à rajouter une dimension pour le classement des modes. Selon la charge de trafic, on choisira, parmi les modes de codage amenant l'utilisation d'une certaine ressource, le mode permettant d'assurer la qualité du service.
La charge de trafic peut se mesurer comme étant le nombre d'intervalles de temps ("time-slots") utilisés dans la cellule, connu de la station de base).
Selon une variante, il est possible de transmettre systématiquement l'information de qualité, le récepteur prenant alors lui-même la décision de changement de mode. Cette technique permet de simplifier la vérification de la disponibilité de la ressource. En contrepartie, il faut transmettre une information indiquant le mode utilisé.
Dans de nombreux systèmes de radiocommunication, et notamment dans le système GSM, l'allocation de ressources est symétrique : la même quantité de ressources doit être allouée à chaque sens de transmission.
dans ce cas, le changement de mode de transmission (dans le sens habituel donné à ce terme) n'est possible que lorsqu'il est acceptable ou nécessaire dans les deux sens de transmission. Toutefois, l'invention propose, pour les données, un mode nouveau, dit mode modifié, qui repose sur une approche nouvelle, à double niveau : on contrôle d'une part les changements de codage, dans chaque sens de transmission, et d'autre part les changements de mode.
Dans le cas de la phonie, une démarche similaire peut être mise en oeuvre, en changeant les termes "full rate" par "half rate surprotégé".
Les figures 3A à 3C illustrent les trois modes possibles dans le cas où deux modes de transmission bidirectionnels ("full rate" et "half rate") sont disponibles, pour un service de donnée à débit utile constant. Bien sûr, plusieurs autres modes sur le même modèle peuvent être définis.
La figure 3A illustre le mode connu dit "full rate", dans lequel un intervalle 31i,
32i est associé à chaque trame 33i, 34i dans chaque sens de transmission.
Dans ce mode de transmission, les données sont codées à l'aide d'un premier codage canal, qui correspond à un débit de 22,8 kbits/s (en GSM).
La figure 3B illustre le second mode connu, dit "half rate", correspondant à un second codage canal, d'un débit de 11,4 kbits/s. Les premier et second codages peuvent par exemple correspondre à des taux de codage correcteur d'erreur différents.
Selon ce second mode, un intervalle de temps 35i, 36i est alloué à la communication uniquement une trame sur deux 371, 373, 381, 383. Dans les trames intermédiaires 372, 382, l'intervalle de temps correspondant 39, 310 peut être affecté à une autre communication.
la figure 3C illustre le mode "half rate" modifié selon l'invention. Ce mode modifié est mis en oeuvre lorsque le canal de transmission permet l'utilisation de codages canal différents dans les deux sens de transmission. Dans ce cas, la même ressource que dans le mode "full rate" (figure 3 A) reste alloué : chaque trame 31 1 i, 312i comprend un intervalle de temps 313i, 314i pour la communication, mais :
- dans un premier sens, on met en oeuvre le premier codage canal, et tous les intervalles de temps 313i comportent des données :
- dans un second sens, on utilise le second codage canal, qui correspond à un débit moitié du précédent, et on ne transmet des données que dans un intervalle de temps 3141, 3143 sur deux. Les intervalles 3142 non utilisés sont soit affectés à la transmission de données asynchrones soit maintenus vides pour limiter les interférences.
Un système connu de ce type peut donc permettre de définir deux types de service, correspondant à des qualités différentes. Celte qualité est par exemple mesurable en taux d'erreur binaire en sortie (BER (Bit Error Rate en anglo-saxon)). Un service correspond à l'utilisation d'un mode de transmission sur les deux directions dans des conditions d'opérabilité (valeur de C/I ou niveau de puissance reçue Eb/N0). Par exemple, en GSM, le point d'opérabilité correspond à C/I = 9dB.
Le service mis en oeuvre appartient donc à un ensemble {service de "bonne" qualité, service de qualité "moyenne"), correspondant respectivement à un débit élevé et à un débit réduit dans des conditions normales.
Selon l'invention, il est possible de modifier le mode de transmission en cours de communication, avec le double objectif de maintenir le niveau de qualité requis et de limiter la quantité d'information émise.
Les figures 4A et 4B illustrent le principe de décision dans les deux types de qualité, et donc de service, respectivement, et les figures 5A et 5B présentent les différentes possibilités de fonctionnement.
La figure 4A correspond au niveau de qualité élevée. Lorsque le C/I est compris entre S[2] (= 9 dB) et S[1] (supérieure à 9 dB), on utilise le mode de codage "full rate" 41. Au delà de S[1], on met en oeuvre le mode de codage "half rate" 42. En deçà de S[2], la communication risque d'être interrompue.
Cela permet de distinguer les quatre types de fonctionnement illustrés en figure 5A, pour une communication bidirectionnelle, lorsqu'un niveau de qualité élevé est requis - 51 : C/I compris entre 9 dB et S[1] dans les deux sens : mode "full rate" dans les deux sens ;
- 52 et 53 : C/I compris entre 9 dB et S[1] dans un sens, et supérieur à S[1] dans l'autre sens : mode "full rate" dans un sens et mode "half rate" modifié selon l'invention dans l'autre sens ;
- 54 : C/I supérieur à S[1] dans les deux sens : mode "half rate" modifié dans les deux sens, si le système ne prévoit pas la possibilité de changer l'allocation de ressources en cours de communication, ou mode "half rate" dans les deux sens, si le changement est possible.
La figure 4B correspond au niveau de qualité réduite. Lorsque C/I est compris entre S[1] = 9 dB et S[2], on utilise le mode de codage "full rate" 43. Au delà de S[2], on met en oeuvre le codage "half rate" 44. En deçà S[2], la communication risque d'être interrompue.
Cela permet de distinguer les quatre types de fonctionnement illustrés en figure 5B, lorsqu'un niveau de qualité élevé est requis :
- 55 : C/I compris entre S[2] et S[1] = 9 dB dans les deux sens : mode "full rate" dans les deux sens ;
- 56 et 57 : C/I compris entre S[2] et S[1] = 9 dB dans un sens, et supérieur à S[1] = 9 dB dans l'autre sens : mode "full rate" dans un sens et mode "half rate" modifié selon l'invention dans l'autre sens ;
- 58 : C/I supérieur à S[1] = 9 dB dans les deux sens : mode "half rate" modifié dans les deux sens, si le système ne prévoit pas la possibilité de changer l'allocation de ressources en cours de communication, ou mode
"half rate" dans les deux sens, si la changement est possible.
La figure 6 présente les variations du taux d'erreurs binaires BER en fonction de C/I, pour les modes "full rate" 61 d'une part et "half rate" ou "half rate" modifié 62 d'autre part.
C/I est le point normal d'opérabilité (C/I = 9dB par exemple). Les niveaux de qualité souhaités Q1, respectivement Q2, permettent de définir les seuils S[1] et S[2] (où S[i] est un seuil permettant de décider de passer du mode de codage i à i+1 ( c'est-à-dire "half rate" (i=1) à "full rate" (i=2)) et inversement), pour les deux types de services, de qualité moyenne et de bonne qualité respectivement, équivalant à l'utilisation des modes "half rate" et "full rate" respectivement, dans des conditions normales d'opérabilité.
Dans l'exemple décrit ci-dessus, les taux de codage sont dans un rapport 2. Un autre rapport quelconque peut bien sûr être choisi. Par ailleurs, ce principe peut être aisément généralisé à un nombre n plus élevé de modes de codage.
Si on considère le cas de n modes de codage différents, numérotés de l à n, dans le sens de robustesse croissante, et donc de ressource allouée possiblement croissante, et toujours dans l'hypothèse ou la ressource allouée est bidirectionnelle, on dispose de n2 (n + (n(n-1))) modes de transmission bidirectionnels. Les n premiers modes correspondent à l'utilisation d'un même mode de codage i dans les deux sens. Les (n(n- 1)) autres modes bidirectionnels correspondent à l'utilisation de modes de codage différents.
Dans ce dernier cas, la ressource allouée est celle requise par le mode de codage le plus exigeant. Ainsi, si on note Ci les codages et Mi les modes, alors :
- pour 1≤ i≤ n : Mi correspond au codage Ci dans les deux sens ;
- pour n+1≤ i≤ n2 : Mi correspond au codage C1 dans un sens et au codage Cm dans l'autre sens où 1 et m sont donnés par la matrice symétrique présentée en figure 14.
Les colonnes 1411 à 141n correspondent au mode de codage sélectionné dans le sens montant, les niveaux 1421 à 142n au mode de codage dans le sens descendant. On définit ainsi une notation des n(n-1) modes de transmission 143i.
La qualité Qi se mesure par exemple en terme de taux d'erreur binaire pour des services de données. Qi peut se mesurer en terme de "Mean Opinion Score" (MOS) pour des services de transmission de parole.
On a donc au maximum n services différents. Pour les données, on peut en avoir effectivement jusqu'à n mais, pour la parole, on ne s'intéresse a priori qu'à un seul service dont il s'agit d'étendre la plage d'opérabilité.
La figure 12 est similaire à la figure 6 mais présente n courbes 1211 à 121n correspondant aux n codages, dans le cas de données à débit utile fixe..
Les seuils C/I[i, j] sont définis comme les valeurs minimales de C/I permettant à un codage Cj d'assurer la qualité Qi. En l'occurence, C/I[i,j] correspond à l'abscisse du point de la courbe donnant les performances du codage j pour une ordonnée égale à Qi. Pour une condition dite normale d'opérabilité, on a C/I[i, i] = point d'opérabilité = 9dB dans le GSM.
Pour la transmission de parole, on se place en terme de MOS, et la seule différence est que les courbes sont inversées. En effet, une meilleure qualité de service correspond à un meilleur MOS.
La figure 11 illustre ainsi les différentes possibilités dans un tel cas (la figure 1 1 correspond à l'extension des figures 5A et 5B), pour un service i donné. Les seuils S[j] correspondent alors aux C/I[i, j]. La robustesse du codage augmente pour n croissant.
En abscisse et en ordonnée figurent les n différentes seuils S[i] à considérer. Ces seuils permettent de définir des zones 111k, l dans lesquelles on indique le couple (Ck, Cl), où Ck est le mode de codage à utiliser dans le sens montant et Cl le mode de codage à utiliser dans le sens descendant.
Si k=1, on sélectionne le mode de transmission k (dans la situation où le système impose une symétrie dans l'allocation, sinon, pour déterminer le mode bidirectionnel, on se réfère à la matrice de la figure 14.
En deçà (112) du seuil S[n] aucune communication n'est possible.
Les décisions de changement de mode sont avantageusement prises dans une seule des deux stations communiquant, et préférentiellement dans la station de base. Toutefois, bien sûr, ces décisions peuvent être prises dans le mobile.
La figure 7 illustre les moyens mis en oeuvre dans une telle station de base, pour n=2. Les moyens 71 de contrôle de mode déterminent le type de codage canal à mettre en oeuvre, d'une part dans le sens station de base vers mobile, en agissant sur le sélecteur 72 par la commande 73 pour choisir un codeur de canal parmi les codeurs de canal 7131 et 713N, et d'autre part dans le sens mobile vers station de base, en transmettant au mobile une commande 74 de changement de mode, si nécessaire.
Ces moyens 71 de contrôle agissent en fonction d'une qualité de service requise
75, d'une information 76 représentative de la qualité de la transmission dans le sens mobile vers station de base, obtenue par analyse 77 du signal reçue 78, et d'une information 79 représentative de la qualité dans le sens station de base, extraite (710) des données transmises par le mobile.
Le traitement mis en oeuvre dans le module 71 sont décrits plus en détail par la suite, en liaison avec la figure 8.
II est clair, par ailleurs, que le même principe peut être mis en oeuvre pour agir sur la sélection d'un codage source parmi plusieurs, par exemple par la commande 723.
Les données 711 à transmettre vers le mobile subissent un codage source 712, puis un codage canal 713i, en fonction de la position du sélecteur 72.
Les codages 713i correspondent par exemple à des taux de codage différents. Lorsque les modes de codage sélectionnés pour les sens montant et descendant mènent à des débits buts différents (ce qui est automatiquement le cas si on a un seul codeur de parole et si on prend deux codage de canal différents), on utilise un mode de transmission bidirectionnels dit modifié et les données codées pour l'un des sens de transmission n'utilisent qu'une partie de la ressource allouée. La station de base peut alors autoriser la transmission de données asynchrones dans les intervalles de temps laissés libres.
Par exemple dans le cas d'un système à deux codeurs canal correspondant aux modes de transmission des figures 3A et 3B, la station de base peut comprendre un module 717 de mise en forme et d'émission, qui reçoit (en ce qui concerne la communication considérée) soit les données 718 délivrées par un codeur canal plein débit 7131, soit les données 719 délivrées par un sélecteur 720, qui délivre alternativement des données 72 produites par un codeur canal 713N et des données asynchrones 722.
Les commandes de changement de mode et les informations de qualité sont transmises par exemple parmi les données de protocole. Dans le cas du GSM elles peuvent notamment être placées dans les canaux ACCH ou FACCH.
On décrit maintenant, en relation avec la figure 8, le processus de décision du module 71, dans le cas (aisément généralisable, par exemple à partir de la figure 10) de deux modes de codage.
Le module effectue (81) une mesure 84 de qualité dans le sens descendant
(C/I_dl) et la transmet (82) à la station de base. Dans le même temps, la station de base effectue (83) une mesure (85) de la qualité dans le sens montant (C/I_up). Quatre traitements sont considérés, selon la configuration bidirectionnelle en cours, parmi les configurations suivantes :
- 1 : "half rate" dans les deux sens de transmission ;
- 2 : "full rate" dans les deux sens de transmission ;
- 3 : "half rate" modifié dans le sens descendant et "full rate" dans le sens montant ;
- 4 : "half rate" modifié dans le sens montant et "full rate" dans le sens descendant.
Seul le cas correspondant à la configuration 1, le plus complexe, est décrit.
On effectue les opérations suivantes :
- si C/I_dl < S[1] et C/I_up < S[1] (85) alors
choisir la configuration 2 (86) ;
requérir la ressource supplémentaire nécessaire (87) ;
si la ressource est allouée (88) alors
transmettre (89) ta commande au mobile
sinon : pas de modification (810) ;
sinon
- si C/I_dl > S[1] et C/I_up < S[1] (81 1) alors
choisir la configuration 3 (812) ;
requérir la ressource supplémentaire nécessaire (813) ; si la ressource est allouée (814) alors
transmettre (815) la commande au mobile
sinon : pas de modification (810) ;
sinon
- si C/I_dl < S[1] et C/I_up >S[1] (816) alors
choisir la configuration 4 (817) ;
requérir la ressource supplémentaire nécessaire (818) ;
si la ressource est allouée (819) alors
transmettre (820) la commande au mobile
sinon : pas de modification (810) ;
sinon
- si C/I_dl >S[1] et C/I_up >S[1] (821) alors
pas de modification (822).
Si les configurations initiales sont 2, 3 ou 4, on fait les mêmes choix de configuration bidirectionnelle, mais on garde la même ressource tant qu'on ne choisit pas la configuration 1. Si cette dernière est sélectionnée, on relâche la ressource excédentaire.
Comme on l'a déjà indiqué, l'invention s'applique également à la transmission de la parole. Plusieurs situations peuvent également être rencontrées :
- on dispose d'une série de modes de transmission dont le débit utile est variable mais le débit brut est constant. On alloue donc toujours la même ressource radio. On peut faire en sorte d'avoir toujours le même mode dans les deux sens ou on admet d'avoir des modes différents mais correspondant à la même ressource ;
- on peut avoir une série de modes de transmission avec un débit utile fixe, selon le principe déjà décrit pour des données (en particulier pour deux modes de codage "half rate" et "half rate surprotégé" ;
- on peut avoir, dans le cas le plus général, une série de modes de codage qui correspondent à des débits utiles et bruts, et donc des ressources allouées, variables. On peut tracer les courbes donnant les performances en termes de MOS ("Mean Opinion Score") des différents modes en fonction du rapport puissance utile à interférence (C/I) ainsi que cela est illustré en figure 13. Les courbes 131i,j correspondent aux codages i, j, où j est relatif au débit brut et i et au taux de codage de canal, j augmente quand le débit brut augmente et i augmente quand la robustesse baisse. Les codes 133 utilisent 2 intervalles de temps ("slots") par trame, et les codes 134 un intervalle de temps par trame.
Dans ce dernier cas, on peut envisager deux stratégies différentes de changement de modes :
- étant donnée l'information de qualité, on choisit sur chacune des directions le mode qui permet d'avoir la meilleure qualité de service en termes de MOS sans se soucier des différences de ressources radio existant entre les modes. Puis on alloue la ressource bidirectionnelle corespondant au mode le plus consommateur des deux directions. Dans l'exemple de la figure 13, on utiliserait successivement C3,1, C3,2, C1 ,2 pour un C/I se dégradant continûment. (Certains modes ne sont donc pas utilisés). Les seuils de décision de changement de mode correspondent aux intersections 1321 à 1325 entre les courbes correspondant à ces différents modes,
- étant donnée l'information de qualité, on choisit pour chaque direction le mode le moins consommateur de ressource qui permet d'assurer la qualité de service et qui fournit la meilleure qualité de service par rapport aux autres modes consommant la même ressource. Dans l'exemple de la figure 13, on utiliserait les modes C3, 1, C2, 1 , C1 ,1 , C3 ,2, C2,2, C1, 2 successivement pour un C/I se dégradant continûment. Cela signifie que lorsque le C/I se dégrade, on change de ressource uniquement si on n'a aucune autre solution pour assurer la qualité de service. Si le C/I s'améliore, on change de mode pour un mode moins consommateur de ressource qui assure la qualité de service. Les seuils de décisions peuvent correspondre aux intersections entre les courbes des modes utilisés cités ci-dessus. Dans les deux cas, on exploite donc n modes que l'on peut renuméroter Ci(i=l,..n) et n seuils de qualité Si(i=l,..., n), que l'on peut illustrer par un graphique identique à celui de la figure 11).
La seule différence par rapport au cas déjà traité est que deux modes d'indices différents ne correspondent pas systématiquement à une ressource différente et cela mène à un mode modifié uniquement si le débit brut est différent
On peut utiliser le même type d'algorithme de décision que décrit en relation avec la figure 10. On peut donc prévoir deux séries de seuils selon que l'on anticipe un changement vers un mode plus ou moins robsute pour éviter des effets de "ping pong".

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'adaptation de l'interface air, dans un système de radiocommunication vers des mobiles permettant de réaliser des échanges de signaux numériques bidirectionnels entre au moins un mobile (14i) et au moins une station de base (12j), caractérisé en ce que ledit système prévoit au moins deux modes de codage (24, 26 ; fig.
3A, 3B ; 93M, 93D), chaque mode correspondant à un codage source et à un codage canal prédéterminés pour la transmission d'un signal utile, pour chaque sens de transmission,
chaque codage source correspondant à un débit utile donné, et chaque codage canal correspondant à un rendement de codage donné, et donc à un débit total donné, pour un codage source donné,
en ce que, lors d'une communication entre un mobile et une station de base, on réalise
(22 ; 77 ; 81, 82 ; 102) deux analyses distinctes de la qualité de transmission, pour chaque sens de transmission respectivement,
et en ce que, pour chacun desdits sens de transmission, on sélectionne (25, 27 ; fig. 8 ;
92M, 92D ; 103) un desdits modes de codage, en fonction de l'analyse correspondante de qualité de transmission.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'allocation d'une quantité de ressource de transmission, pour chaque sens de transmission, en fonction desdites analyses de qualité de transmission et de la ressource de transmission disponible.
3. Procédé selon la revendication 2, dans un système dans lequel l'allocation de ressources de transmission est symétrique pour chacun desdits sens de transmission, caractérisé en ce qu'une allocation d'une ressource de transmission plus importante est effectué lorsque le mode de codage sélectionné dans au moins un desdits sens de transmission correspond à un débit total incompatible avec la ressource allouée dans le mode de transmission en cours et que le supplément de ressource de transmission nécessaire est disponible,
et en ce qu'une allocation d'une ressource de transmission moins importante est effectué lorsque les modes de codage sélectionnés dans les deux sens de transmission correspondent à des débits totaux compatibles avec ladite allocation.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on définit au moins un mode de transmission modifié, dans lequel la ressource allouée à au moins un desdits sens de transmission est supérieure à la ressource nécessaire pour transmettre les informations codées selon le mode de codage sélectionné, lesdites informations codées étant réparties dans une fraction des intervalles de temps correspondant à ladite ressource allouée.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les intervalles de temps non utilisés par ladite communication ne portent aucun signal.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les intervalles de temps non utilisés par ladite communication sont affectés au transport de signaux de données asynchrones.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits modes de transmission comprennent :
- un premier mode (fig. 3A) correspondant à un premier niveau de qualité, selon lequel lesdites données sont transmises à raison d'un intervalle de temps toutes les trames de signal, dans les deux sens de transmission ; et - un second mode (fig. 3B) correspondant à un second niveau de qualité inférieur audit premier niveau de qualité, selon lequel lesdites données sont transmises à raison d'un intervalle de temps toutes les deux trames de signal, dans les deux sens de transmission,
et en ce que un desdits modes de transmission modifié (fig. 3C) consiste à :
- transmettre, dans un premier sens de transmission, des informations codées selon un premier mode de codage à raison d'un intervalle de temps toutes les trames de signal ; et
- transmettre, dans un second sens de transmission, des informations codées selon un second mode de codage à raison d'un intervalle de temps toutes les deux trames de signal,
les ressources allouées à la communication dans les deux sens de transmission correspondant à la ressource nécessaire pour transmettre des données selon ledit premier mode de codage.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'analyse de la qualité de transmission consiste à déterminer au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
- le taux d'erreur bit (BER) du signal reçu ;
- la puissance du signal reçu ;
- la distance séparant le mobile et la station de base ;
- une estimation de la réponse impulsionnelle du canal de transmission ; - l'alignement temporel ;
- le rapport signal à bruit ;
- le rapport signal à interférence (C/I) ;
- la charge de trafic.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites sélections (93M, 93D) d'un mode de codage tiennent également compte d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant :
- un niveau de qualité requis, pour la communication en cours ;
- un niveau de qualité requis, pour au moins un sens de transmission et pour la communication en cours ;
- un type de service transporté par ladite communication ;
- la charge de trafic.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la sélection d'un mode de codage comprend une étape (25, 27, 85, 811, 816, 821) de comparaison d'une information représentative de la qualité de la transmission avec au moins un seuil prédéterminé.
1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite information représentative de la qualité est comparée à des seuils distincts (fig. 4A et 4B) selon le niveau de qualité requis pour la communication en cours.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits seuils sont des valeurs prédéterminées du rapport puissance utile sur interférence C/I.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on définit un seuil d'opérabilité du système, et en ce que :
- pour au moins un premier type de service de qualité supérieure, ladite information de qualité est comparée à un premier seuil supérieur audit seuil d'opérabilité (fig.4A) ; et
- pour au moins un second mode un second type de service de qualité inférieure, ladite information de qualité est comparée à un second seuil inférieur audit seuil d'opérabilité (fig. 4B).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'on définit deux jeux d'au moins un seuil, un premier jeu étant mis en oeuvre la qualité de transmission mesurée baisse, et un second jeu étant mis en oeuvre la qualité de transmission mesurée augmente.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la décision de changement de mode de codage et/ou de mode de transmission est prise dans ladite station de base, ledit mobile transmettant à ladite station de base une information représentative de la qualité de la transmission dans le sens station de base vers mobile, et ladite station de base transmettant audit mobile une information représentative de ladite décision.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (921M, 921D) de sélection entre au moins deux codages source.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu' il comprend une étape (922M, 922D) de sélection entre au moins deux codages canal.
18. Procédé sclon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ladite sélection d'un mode de codage est réalisée de façon à limiter la quantité de ressource allouée dans chaque sens de transmission et/ou à optimiser la qualité de la transmission.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que lesdits signaux numériques appartiennent au groupe comprenant les signaux de parole et les signaux de données.
20. Station de base d'un système de radiocommunication mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'elle comprend : - des moyens (77) de détermination d'au moins une première information représentative de la qualité de la transmission, dans le sens mobile vers station de base ;
- des moyens (710) de réception d'une seconde information représentative de la qualité de la transmission dans le sens station de base vers mobile ; - des moyens (71) de modification du mode de codage et/ou du mode de transmission dans chaque sens de transmission, en fonction desdites première et seconde informations ; et
- des moyens (717) de transmission vers ledit mobile d'une information représentative (74) des, modes de codage et/ou de transmission sélectionnés.
21. Station mobile d'un système de radiocommunication mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'elle comprend :
- des moyens de détermination d'au moins une information représentative de la qualité de la transmission, dans le sens station de base vers station mobile ;
- des moyens de transmission de ladite information vers ladite station de base ; et
- des moyens de réception d'une information représentative des modes de codage et/ou de transmission sélectionnés.
22. Mode de transmission de données modifié (fig. 3C), dans un système de radiocommunication vers des mobiles permettant de réaliser des échanges de données bidirectionnels entre au moins un mobile et au moins une station de base,
ledit système prévoyant au moins deux modes de transmission, un premier mode de transmission correspondant à au moins un premier mode de codage et nécessitant une première allocation de ressource dans chaque sens de transmission, et un second mode de transmission correspondant à au moins un second mode de codage et nécessitant une seconde allocation de ressource, inférieure à ladite première allocation de ressource, dans chaque sens de transmission,
caractérisé en ce qu'il consiste à transmettre, dans un premier sens de transmission, des données codées selon un desdits premiers modes de codage et dans un second sens de transmission des données codées selon un second desdits seconds modes de codage, les ressources allouées à la communication dans les deux sens de transmission
correspondant à la ressource allouée selon ledit premier mode de transmission, la transmission dans le second sens de transmission n'exploitant qu'une partie de la ressource de transmission disponible.
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