Vers la garantie d’un seuil d’ICoI

5.3.1.1.

Principe de coopération

Comme nous l’avons montré dans les chapitres précédents, l’ICoI est fonction de nombreux paramètres, dont la densité d’utilisateurs terrestres. Pour pouvoir limiter l’ICoI agrégée dans chaque fréquence satellite, une solution consiste à définir un seuil à l’ICoI engendrée par chaque cellule. Le respect d’un seuil maximum de l’ICoI par toutes les cellules ne peut pas garantir totalement que l’agrégation des ICoIs sera elle-même bornée (par exemple si le nombre de cellules est infini). Toutefois, si on réduit l’ICoI unitaire engendrée par chaque cellule d’une valeur ∆I, l’ICoI agrégée sera aussi réduite de ∆I. L’application de ce simple principe peut donc suffire à maintenir l’ICoI agrégée sous un seuil donné.

Pour réduire l’ICoI engendrée par une seule cellule, la BS peut soit modifier la répartition des ressources allouées, voire interdire certaines fréquences si l’ICoI est trop importante, soit réduire la puissance d’émission des terminaux. Cela revient à limiter l’utilisation du spectre de chaque BS. Si le principe reste simple, sa mise en œuvre s’avère complexe. Il est en effet difficile de déterminer les restrictions à l’utilisation locale du spectre dans chaque cellule qui permette de garantir que l’agrégation de l’ICoI provenant de toutes les cellules sous la couverture ne dépasse pas un seuil donné.

Comme ce seuil global est déterminé par le système satellite, on comprend aisément que c’est ce dernier qui va devoir indiquer aux BS le seuil local à ne pas dépasser. Cela peut se faire de deux façons :

• En boucle ouverte : à partir de données connues ou collectées périodiquement, le système satellite calcule des seuils locaux pour chaque fréquence satellite et pour chaque BS. Ces seuils doivent être déterminés par une fonction prenant en entrée des paramètres comme la densité des utilisateurs terrestres, le nombre de couleurs du motif satellite, le schéma d’allocation terrestre, l’état d’allocation de ressources de tout le système, les gains antenne satellite. Chaque seuil est ensuite envoyé aux BS qui la traduisent en limitation de l’utilisation du spectre et manière d’allouer leurs ressources. Cette solution paraît délicate à mettre en œuvre, car les fonctions de calcul de seuil à ne pas dépasser nécessitent une connaissance parfaite de nombreux paramètres du système qui sont difficiles à collecter et qui de plus peuvent varier dans le temps. Un tel dimensionnement nécessiterait donc d’être fait sur le pire cas.

• En boucle fermée : le satellite évalue en temps réel l’ICoI dans chaque fréquence (ou PRB). En fonction de sa valeur, il envoie une consigne à chaque BS et pour chaque fréquence. Si l’ICoI est supérieure au seuil fixé, la BS doit réduire son ICoI d’une valeur donnée (typiquement la différence entre l’ICoI mesurée et la limite). Sinon, elle peut être autorisée à augmenter son ICoI, ce qui se traduit par un relâchement des contraintes sur l’utilisation du spectre. Cette solution est plus simple à mettre en œuvre que la boucle ouverte. De plus, elle s’accommode des variations temporelles qui peuvent être difficiles à anticiper. Par conséquent, c’est celle que nous avons retenue.

Par la suite, nous allons étudier la mise en œuvre d’une boucle de contrôle fermée, tout en réutilisant le schéma d’allocation « ICoI Aware » que nous avons étudié dans le chapitre précédent.

5.3. Schéma d’ICoIC avec coopération inter-composante 103

5.3.1.2.

Boucle de contrôle de l’ICoI

Afin de contrôler l’ICoI sur le lien montant, nous définissons une boucle de contrôle de l’ICoI. La Figure 5-3 présente les principales étapes de cette boucle.

Figure 5-3 : Boucle de contrôle de l'ICoI

1. Evaluation de l’ICoI : Pour chaque faisceau satellite Bj, on évalue régulièrement l’ICoI sur le

lien montant dans chaque fréquence Fi (W_XYZ [_\ , ]_^ ). Cette évaluation nécessite de pouvoir

extraire l’ICoI du bruit et des autres sources d’interférences, en particulier des interférences co-fréquence provenant des autres utilisateurs satellite. Il peut être suffisant dans certains cas de n’évaluer que les variations de cette interférence plutôt que sa valeur absolue, ce qui est plus simple. Il faut de plus noter que s’il est possible d’évaluer l’interférence agrégée, on ne peut distinguer les contributions unitaires provenant de chaque cellule terrestre.

2. Détermination de l’ICoI maximale : Pour chaque faisceau satellite, on détermine régulièrement une ICoI maximale (W_{_`a} [_\ , ]_^ ) que l’on peut supporter. Cette valeur est un paramètre système généralement fixe. Toutefois, les contraintes peuvent varier d’un faisceau à l’autre et au sein d’un faisceau dans le temps. Par exemple, si aucune communication n’est en cours dans le faisceau pour une fréquence Fi, on peut autoriser le système terrestre à émettre

sans limitation. Dans ce cas, le paramètre Imax sera positionné à la valeur « infini ». Si au

contraire les interférences doivent être maintenues au minimum pour perturber le moins possible un faisceau, Imax sera maintenu le plus bas possible.

3. Mise à jour du potentiel maximal d’interférence autorisé : A partir des paramètres précédents, on met à jour pour chaque station BSj, le maximum de potentiel d’interférence

maximal autorisé (Wbb_{_`a} [_\ , ]c_d ). La définition de ce paramètre et la façon dont il est mis à jour sont expliquées par la suite. Il permet de fixer la limite d’utilisation de chaque fréquence que peut faire la BS.

5.3.1.3.

Exemple de mise en œuvre

Afin de mieux comprendre comment fonctionne la boucle de contrôle, nous décrivons dans cette partie un exemple simple de mise en œuvre, représenté par la Figure 5-4.

a Etape initiale : Le satellite reçoit dans les fréquences F1 et F2 d’un faisceau Bj donné des

interférences agrégées O , et U , . Les seuils d’ICoI maximaux, e O , et e U , , sont respectés. Dans la cellule terrestre représentée, les

terminaux UE1 et UE2 utilisent les fréquences F1 et F2 tout en respectant les maxima autorisés e , .

b Dépassement du seuil : Le seuil est dépassé (1). Dans notre exemple, c’est la diminution du seuil e O , , qui provoque ce dépassement (dû par exemple à une augmentation de la

capacité requise dans le faisceau sur cette fréquence). Le dépassement peut aussi être provoqué par une augmentation de _O , (due par exemple à un accroissement de la densité de terminaux terrestre utilisant la fréquence). En réaction (2), le système satellite envoie à toutes les stations BSk en relation avec le faisceau Bj (proches de ce dernier), une

correction de l’ e O , # afin de le réduire (3).

c Réaction des stations (4) : la station dans l’exemple réagit afin de respecter la nouvelle valeur réduite de e O , # . Elle attribue donc à l’utilisateur UE1 la fréquence F3. Cela

enlève donc une composante unitaire à l’interférence agrégée O , . En plus de l’action

de chacune des stations qui ont réagi, _O , est suffisamment réduite pour repasser sous le seuil maximal _{e O} , . D’autres actions que la simple réallocation de fréquence auraient pu être mise en œuvre par la station pour réduire l’interférence unitaire : contrôle de la puissance de UE1, échange de fréquence.

5.3. Schéma d’ICoIC avec coopération inter-composante 105

Figure 5-4: Exemple de processus de correction d'interférence par boucle de contrôle fermée

(a)

(b)