FR2780584A1 - Dispositif et procede de selection d'antenne pour une station de communication - Google Patents

Abstract

L'invention propose un procédé de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication comportant au moins deux antennes susceptibles d'être alternativement sélectionnées pour émettre et recevoir des trames de données vers et depuis un équipement distant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :- calcul (E18) d'un taux moyen d'erreur trame (TMj) pour les données reçues par celle des antennes qui est sélectionnée, pendant une période prédéterminée (T2), - comparaison (E19) du taux d'erreur calculé avec un taux d'erreur (TMj) relatif à l'au moins autre antenne, précédemment calculé, - sélection (E20) de l'antenne pour laquelle le taux d'erreur calculé est le plus faible,et en ce que les étapes de calcul, comparaison et sélection sont réitérées.

Description

La présente invention concerne de manière générale un système de

communication radio, et a plus particulièrement trait à un dispositif et un procédé de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication

comportant au moins deux antennes.

Des stations de communication munies de plusieurs antennes sont connues. Chaque station possède par exemple deux antennes unidirectionnelles, séparées d'une distance de plusieurs longueurs d'onde d'émission. Les émissions sont réalisées à une puissance limitée, de manière à minimiser les perturbations possibles sur des systèmes de communication environnants. L'utilisation de l'une ou l'autre des antennes a pour but de s'affranchir des perturbations apportées par l'environnement, telles qu'interférences dues à des réflexions multiples créées par des obstacles à la

transmission radio.

Le document US-A-5 065 449 divulgue un changement d'antenne pour lequel on mesure les valeurs instantanées et moyennes de la puissance reçue via celle des antennes qui est en utilisation, puis on change d'antenne si la puissance reçue est inférieure à un seuil prédéterminé, ou si aucun changement n'a eu lieu depuis un certain temps. Après un changement, une mesure de la puissance reçue avec la nouvelle antenne en utilisation est effectuée puis comparée avec la valeur obtenue avec l'antenne précédente. Si la puissance reçue n'est pas supérieure, un nouveau changement est effectué

pour revenir à l'ancienne configuration.

Cependant, la puissance reçue n'est pas une très bonne évaluation de la qualité de la transmission: en effet, il a été constaté que des données reçues avec une puissance "correcte" peuvent comporter des erreurs importantes. Pour remédier à cela, il est possible, comme par exemple dans le document US-A-5 117 236, d'utiliser des trames de test. Des trames de test sont émises périodiquement, et leurs taux d'erreur bit sont analysés pour choisir l'antenne qui minimise ce taux d'erreur. Cette technique impose l'émission de trames de test en plus des données utiles, et par conséquent

diminue le débit des données utiles.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en fournissant un dispositif et un procédé de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication comportant au moins deux antennes, qui repose sur une bonne évaluation de la qualité des

transmissions, tout en assurant un débit maximal des données utiles.

A cette fin, I'invention propose un procédé de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication comportant au moins deux antennes susceptibles d'être alternativement sélectionnées pour émettre et recevoir des trames de données vers et depuis un équipement distant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - calcul d'un taux moyen d'erreur trame pour les données utiles reçues par celle des antennes qui est sélectionnée, pendant une période prédéterminée, - comparaison du taux d'erreur calculé avec un taux d'erreur relatif à l'au moins autre antenne, précédemment calculé, - sélection de l'antenne pour laquelle le taux d'erreur calculé est le plus faible, et en ce que les étapes de calcul, comparaison et sélection sont réitérées. Corrélativement, I'invention propose un dispositif de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication comportant au moins deux antennes susceptibles d'être alternativement sélectionnées pour émettre et recevoir des trames de données vers et depuis un équipement distant, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de calcul d'un taux moyen d'erreur trame pour les données utiles recçues par celle des antennes qui est sélectionnée, pendant une période prédéterminée, - des moyens de comparaison du taux d'erreur calculé avec un taux d'erreur relatif à l'au moins autre antenne, précédemment calculé, - des moyens de sélection de l'antenne pour laquelle le taux d'erreur

calculé est le plus faible.

Grâce à l'invention, les erreurs de transmission sont analysées pour déterminer l'antenne la plus appropriée. Cette analyse est effectuée

directement sur les trames de données utiles.

Selon une caractéristique préférée, le procédé comporte une étape d'initialisation au cours de laquelle l'une des antennes est sélectionnée de

manière aléatoire.

Selon une caractéristique préférée, le taux d'erreur est initialisé à une valeur prédéterminée, par exemple nulle, pour toutes les antennes. Cela

permet de calibrer les taux d'erreur trame sur une période donnée.

Selon une autre caractéristique préférée, l'étape de calcul comporte les opérations de: - compter et mémoriser le nombre de trames de données utiles correctement reçues par l'antenne sélectionnée, - compter et mémoriser le nombre de trames de données utiles perdues ou erronées reçues par l'antenne sélectionnée, - calculer le rapport entre le nombre de trames erronées reçues et la somme du nombre de trames perdues ou erronées reçues et du nombre de

trames correctement reçues.

Ces calculs sont réalisés rapidement et simplement. Ils ont pour résultat un taux d'erreur trame qui est représentatif de la qualité de transmission. Selon une caractéristique préférée, le procédé comporte en outre les étapes de: - vérification qu'un accusé de réception est reçu depuis l'équipement distant, en réponse à une trame de données utiles émise vers cet équipement distant, et, si l'accusé de réception n'est pas reçu pour un nombre prédéterminé de transmissions successives de ladite trame,

- sélection de l'autre antenne.

Ces étapes permettent également un changement d'antenne, plus particulièrement utile dans le cas o de nombreuses erreurs consécutives se produisent. L'invention vise aussi un équipement de radiocommunication, comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé de sélection, ou encore

comportant le dispositif de sélection tels qu'exposés ci-dessus.

L'invention vise aussi un système de radiocommunication comportant une pluralité de tels équipements de radiocommunication, adaptés

à échanger des données.

Les avantages du dispositif de sélection, de cet équipement de radiocommunication, de ce système de radiocommunication sont identiques à

ceux du procédé précédemment exposés.

Un moyen de stockage d'information, lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur, intégré ou non au dispositif, éventuellement amovible,

mémorise un programme mettant en oeuvre le procédé de sélection.

Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'un mode préféré de réalisation illustré par les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique et simplifiée d'une station de communication selon la présente invention, - la figure 2 représente une trame de données transmise selon la présente invention, - la figure 3 est un organigramme de sélection d'antenne selon la technique antérieure, - la figure 4 est un organigramme de sélection d'antenne selon l'invention. Selon un mode de réalisation choisi et représenté à la figure 1, une station de communication SC comporte des moyens pour émettre et pour recevoir des données vers et depuis une station de communication distante. La station fait par exemple partie d'un réseau comportant une pluralité de stations susceptibles d'échanger des données en utilisant un support de transmission

qui est ici hertzien.

La station SC est reliée, ou est intégrée, à un dispositif de traitement de données 10, connu en soi. Le dispositif 10 peut être un ordinateur, ou un terminal de traitement, tel qu'une imprimante, un télécopieur ou un scanner,

relié par un bus de données à un port P d'entrée-sortie de la station SC.

La station SC comporte un bus de données B auquel sont reliés - le port P, - un microprocesseur 1 utilisé selon l'invention comme contrôleur d'antenne, - une mémoire morte (ROM) 2 dans laquelle sont mémorisés notamment des programmes de sélection d'antennes qui seront décrits dans la suite, - une mémoire vive (RAM) 3 dans laquelle sont mémorisées les données à émettre ou reçues, ainsi que des paramètres modifiés au cours de l'exécution des programmes de sélection d'antenne,

- un modem 4.

Le modem 4 assure des fonctions classiques de modulation et démodulation, ainsi que des fonctions de détection et de correction d'erreur. Le modem 4 est une interface entre la mémoire 4 et un circuit de transmission radiofréquence 5. Le circuit 5 est relié à un commutateur 6, lui-même relié à plusieurs antennes, ici deux antennes A1 et A2. Les antennes sont directionnelles et séparées de plusieurs longueurs d'onde. En variante, le

nombre d'antennes peut être supérieur à deux.

Les circuits précédemment exposés traitent aussi bien des données

à émettre que des données reçues via le support hertzien.

Les données émises ou reçues sont sous la forme de trame de données, dont un exemple est représenté à la figure 2. On ne considère ici

que des trames de données utiles.

Le format d'une trame TD de données est fixé par le protocole de

contrôle d'accès au support mis en oeuvre dans le réseau.

Une trame de données TD comporte un préambule PR, un en-tête ET et un champ de données CD. Le préambule PR contient notamment des champs de synchronisation trame et bit qui sont utilisés pour la synchronisation

de la station réceptrice de la trame.

L'en-tête ET contient notamment l'adresse de la station émettrice de la trame, I'adresse de la station à laquelle est destinée la trame, et

l'identification de la trame.

Le champ de données contient les données utiles proprement dites.

Il peut avoir une longueur variable, par exemple dans le cas de trames ETHERNET, entre quarante-six et environ mille cinq cents octets, si bien que la trame a en conséquence une longueur variable. L'invention s'applique

également lorsque la longueur des trames échangées est fixe.

En référence à la figure 3, un procédé de transmission de données et de sélection d'antenne selon la technique antérieure est mis en oeuvre dans la station de communication SC précédemment décrite. Le procédé est représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes E1 à E9. La sélection repose ici sur l'analyse des trames émises par la station SC considérée et est particulièrement utile lorsque de nombreuses erreurs consécutives se produisent. Cette sélection permet des changements rapides d'antenne. L'algorithme est mémorisé en mémoire 2, et peut être mémorisé en totalité ou en partie dans tout moyen de stockage d'information capable de coopérer avec le contrôleur. Ce moyen de stockage est lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur. Ce moyen de stockage est intégré ou non au dispositif, et peut être amovible. Par exemple, il peut comporter une bande magnétique, une disquette, une carte à puce ou un CD-ROM (disque compact

à mémoire figée).

L'étape E1 est une initialisation à laquelle une antenne A,, avec i égal à 1 ou 2, est sélectionnée pour émettre et recevoir des données. L'autre antenne Aj, avec j différent de i, est au repos. Un paramètre NBi représentant le nombre de transmissions successives d'une trame de données TD par

l'antenne A, est initialisé à la valeur zéro.

L'étape suivante E2 est une étape d'attente de trame de données TD à transmettre. Une trame de données à transmettre est signalée par l'activation

d'un signal d'interruption.

Lorsqu'une trame de données TD est à transmettre, I'étape E2 est suivie de l'étape E3 à laquelle la trame TD est transmise. Les opérations pour transférer la trame depuis le dispositif 10, vers la mémoire 3, puis le modem 4 et le module radio 5, ainsi que les traitements effectués par les circuits 4 et 5

sont classiques.

L'étape suivante E4 est une initialisation d'une temporisation d'attente T1 qui définit un laps de temps au cours duquel une trame d'accusé de réception AR relative à la trame TD précédemment transmise est susceptible d'être reçue par la station SC considérée. L'accusé de réception AR est transmis par la station destinataire de la trame de données TD transmise à

l'étape E3.

L'étape suivante E5 est un test pour vérifier à l'issue de la temporisation T1 si la trame d'accusé de réception AR relative à la trame TD

précédemment transmise est reçue.

Si un accusé de réception AR est reçu, la transmission de la trame de données TD est terminée. L'étape E5 est suivie de l'étape E9 à laquelle le nombre de transmission NBi de la trame considérée est mis à zéro. L'étape E9 est suivie de l'étape E2 précédemment décrite, pour attendre une autre trame

de données à transmettre.

Si l'accusé de réception AR n'est pas reçu, l'étape E5 est suivie de l'étape E6 qui est un test pour vérifier si le nombre NB, de transmission de la trame considérée est supérieur à une valeur maximale prédéterminée NM, par

exemple égale à 5.

Si la réponse est négative, l'étape E6 est suivie de l'étape E7 à laquelle le nombre de transmission NBi de la trame considérée est incrémenté de une unité. L'étape E7 est suivie de l'étape E3 précédemment décrite pour

une autre transmission de la trame TD.

Si le nombre NB, de transmission de la trame considérée est supérieur à la valeur prédéterminée NM, alors l'étape E6 est suivie de l'étape F8 à laquelle le microprocesseur envoie une commande de commutation au commutateur 6, de sorte que l'antenne Ai qui était en utilisation soit l'antenne au repos, et que l'antenne Aj devienne l'antenne en utilisation. Le paramètre NBj associé à cette antenne, représentant le nombre de transmission de la

trame considérée via l'antenne Aj est initialisé à la valeur zéro.

En référence à la figure 4, un procédé de sélection d'antenne selon I'invention est mis en oeuvre dans la station de communication SC précédemment décrite. Le procédé est représenté sous la forme d'un algorithme comportant des étapes E10 à E20. La sélection repose ici sur

l'analyse des trames reçues sur une période donnée par la station considérée.

Cet algorithme peut être utilisé en même temps que l'algorithme de la figure 3.

L'algorithme de la figure 4 permet des changements d'antenne plus lents que

l'algorithme de la figure 3.

L'algorithme peut être mémorisé en totalité ou en partie dans tout moyen de stockage d'information capable de coopérer avec le contrôleur. Ce moyen de stockage est lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur. Ce moyen de stockage est intégré ou non au dispositif, et peut être amovible. Par exemple, il peut comporter une bande magnétique, une disquette, une carte à

puce ou un CD-ROM (disque compact à mémoire figée).

L'étape E10 est une initialisation à laquelle l'antenne sélectionnée A, par le procédé de la figure 2 est considérée. L'antenne Ai est en utilisation, I'antenne Aj étant au repos. Deux compteurs C1, et C2i sont initialisés à la valeur zéro. Le compteur C1l représente le nombre de trame de données correctement reçues via l'antenne Ai. Une trame correctement reçue est une trame reçue sans erreur, ou avec des erreurs qui ont pu être corrigées par les

fonctions de détection et correction d'erreur mises en oeuvre dans le modem 4.

Le compteur C2, représente le nombre de trame de données soit perdues, soit reçues avec trop d'erreurs pour pouvoir être corrigées, via l'antenne A,. Une trame perdue est repérée grâce à l'analyse des identificateurs des trames

reçues, qui permet de constater qu'une trame n'a pas été reçue.

Deux compteurs Clj et C2j sont initialisés à la valeur zéro. Le compteur Clj représente le nombre de trame de données correctement reçues via l'antenne Aj. Le compteur C2j représente le nombre de trame de données soit perdues, soit reçues avec trop d'erreurs pour pouvoir être corrigées, via

l'antenne A,.

Ces quatre compteurs sont remis à zéro lorsqu'ils arrivent à une

valeur maximale prédéterminée.

Deux taux moyens TMi et TM, d'erreur trame, respectivement pour l'antenne Ai et l'antenne A,, sont initialisés à une valeur prédéterminée. Cette valeur est de préférence nulle, ce qui permet de "calibrer" les taux d'erreur

trame sur une période donnée.

L'étape El 0 est suivie de l'étape El à laquelle une temporisation

T2 est déclenchée.

Pendant l'écoulement de la temporisation T2, le microprocesseur 1 surveille la réception d'une trame de données TD. Cette réception est classiquement détectée par le circuit de transmission radiofréquence 5 et est

indiquée au microprocesseur 1.

L'étape E12 est la détection d'une trame correctement reçue. Cette étape est suivie de l'étape E13 à laquelle le compteur Cl, de trames

correctement reçues via l'antenne Ai est incrémenté de une unité.

L'étape E14 est la détection d'une trame perdue ou erronée. Cette étape est suivie de l'étape E15 à laquelle le compteur C2i de trames perdues

ou reçues de manière erronée via l'antenne Ai est incrémenté de une unité.

Les étapes E13 et E15 sont suivies de l'étape E16 à laquelle est mis à jour un compteur C3i qui représente le nombre total de trames qui auraient du être reçues via l'antenne Ai. La valeur du compteur C3i est égale à la somme

des valeurs des compteurs C1 i et C2i.

L'étape E16 est suivie de l'étape E17 qui est un test pour vérifier si la temporisation T2 a atteint une valeur limite prédéterminée TM. Si la réponse est

négative, l'étape E17 est suivie de l'étape E12 ou de l'étape E14.

Si la réponse est positive à l'étape E17, cette étape est suivie de l'étape E1 8 à laquelle est calculé et mémorisé le taux moyen TM, d'erreur trame pour l'antenne courante Ai en utilisation. Ce taux est égal au rapport de la

valeur du compteur C2i et de la valeur du compteur C3i.

L'étape suivante E19 est un test pour déterminer si le taux TM, calculé à l'étape précédente est supérieur au dernier taux TMj calculé pour I'antenne Aj lors de sa dernière utilisation, augmenté d'un seuil prédéterminé V. Le seuil V a pour but d'éviter des changements d'antennes trop rapprochés

dans le temps, lorsque les antennes ont des taux d'erreur voisins.

Si la réponse est négative à l'étape E19, alors cette étape est suivie

de l'étape E 11 précédemment décrite.

Si la réponse est positive à l'étape E19, alors cette étape est suivie de l'étape E20 à laquelle le microprocesseur 1 commande le commutateur 6 pour que l'antenne A, devienne l'antenne en utilisation et l'antenne A, devienne l'antenne au repos. L'algorithme de la figure 3 est alors forcé à passer à l'étape E2, pour être en attente d'une trame à transmettre. L'étape E20 est suivie de

I'étape El 1 précédemment décrite.

Dans le cas o la station de communication a plus de deux antennes, la sélection d'antenne repose sur le meilleur taux moyen d'erreur trame des antennes non utilisées, aussi bien pour l'algorithme de la figure 3

que pour l'algorithme de la figure 4.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire,

toute variante à la portée de l'homme du métier.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Procédé de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication (SC) comportant au moins deux antennes (Ai, Aj) susceptibles d'être alternativement sélectionnées pour émettre et recevoir des trames de données (TD) vers et depuis un équipement distant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - calcul (El 8) d'un taux moyen d'erreur trame (TM,) pour les données utiles reçues par celle des antennes qui est sélectionnée, pendant une période prédéterminée (T2), - comparaison (E19) du taux d'erreur calculé avec un taux d'erreur (TM,) relatif à l'au moins autre antenne, précédemment calculé, - sélection (E20) de l'antenne pour laquelle le taux d'erreur calculé est le plus faible, et en ce que les étapes de calcul, comparaison et sélection sont réitérées.

2. Procédé de sélection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'initialisation (ElO) au cours de laquelle l'une des

antennes est sélectionnée de manière aléatoire.

3. Procédé de sélection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le taux d'erreur (TMi, TMJ) est initialisé à une valeur prédéterminée pour

toutes les antennes.

4. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérisé en ce que l'étape de calcul comporte les opérations de: compter et mémoriser (E12, E13) le nombre (Cli) de trames de données utiles correctement reçues par l'antenne sélectionnée, - compter et mémoriser (E14, E15) le nombre (C2i) de trames de données utiles perdues ou erronées reçues par l'antenne sélectionnée, - calculer (E18) le rapport entre le nombre (C2i) de trames erronées reçues et la somme (C3i) du nombre de trames perdues ou erronées reçues et

du nombre de trames correctement reçues.

5. Procédé de sélection selon l'une quelconque des revendications 1

à 4, caractérisé en qu'il comporte en outre les étapes de: - vérification (E5) qu'un accusé de réception (AR) est reçu depuis l'équipement distant, en réponse à une trame de données utiles (TD) émise vers cet équipement distant, et, si l'accusé de réception n'est pas reçu pour un nombre prédéterminé (NM) de transmissions successives de ladite trame,

- sélection (E8) de l'au moins autre antenne.

6. Dispositif de sélection d'antenne pour un équipement de radiocommunication (SC) comportant au moins deux antennes susceptibles d'être alternativement sélectionnées pour émettre et recevoir des trames de données vers et depuis un équipement distant, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (1) de calcul d'un taux moyen d'erreur trame (TM, ) pour les données utiles reçues par celle des antennes qui est sélectionnée, pendant une période prédéterminée, - des moyens (1) de comparaison du taux d'erreur calculé avec un taux d'erreur (TMj) relatif à l'au moins autre antenne, précédemment calculé, - des moyens (1) de sélection de l'antenne pour laquelle le taux

d'erreur calculé est le plus faible.

7. Dispositif de sélection selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est adapté à sélectionner l'une des antennes de manière aléatoire lors

d'une étape d'initialisation.

8. Dispositif de sélection selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est adapté à initialiser le taux d'erreur à une valeur prédéterminée

pour toutes les antennes.

9. Dispositif de sélection selon l'une quelconque des revendications

6 à 8, caractérisé en ce que les moyens de calcul sont adaptés à: compter et mémoriser le nombre (C1) de trames de données utiles correctement reçues par l'antenne sélectionnée, - compter et mémoriser le nombre (C2,) de trames de données utiles perdues ou erronées reçues par l'antenne sélectionnée, - calculer le rapport entre le nombre de trames erronées reçues et la somme (C3i) du nombre de trames perdues ou erronées reçues et du nombre de trames correctement reçues.

10. Dispositif de sélection selon l'une quelconque des revendications

6 à 9, caractérisé en qu'il est adapté en outre à: - vérifier qu'un accusé de réception (AR) est reçu depuis l'équipement distant, en réponse à une trame de données utiles (TD) émise vers cet équipement distant, et, si l'accusé de réception n'est pas reçu pour un nombre prédéterminé de transmissions successives de ladite trame,

- sélectionner l'au moins autre antenne.

11. Equipement de radiocommunication (SC) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre le procédé selon l'une

quelconque des revendications 1 à 5.

12. Equipement de radiocommunication (SC) caractérisé en ce qu'il

comporte le dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10.

13. Ordinateur caractérisé en ce qu'il comporte un équipement de

radiocommunication selon la revendication 11 ou 12.

14. Imprimante caractérisé en ce qu'elle comporte un équipement de

radiocommunication selon la revendication 11 ou 12.

15. Télécopieur caractérisé en ce qu'il comporte un équipement de

radiocommunication selon la revendication 11 ou 12.

16. Scanner caractérisé en ce qu'il comporte un équipement de

radiocommunication selon la revendication 11 ou 12.

17. Système de radiocommunication comportant une pluralité d'équipements de radiocommunication selon la revendication 11 ou 12, et

adaptés à échanger des données.