FR2935493A1 - Procede et dispositif de suivi d'antenne. - Google Patents

Abstract

Dans un réseau maillé utilisant un protocole TDMA : on détermine (430) un premier jeu d'angles d'antenne à utiliser par une antenne de réception d'un noeud destinataire pour capter des données émises respectivement par une pluralité de noeuds émetteurs ; on reçoit (440) des données émises par les noeuds émetteurs en utilisant l'angle d'antenne respectif du premier jeu ; on effectue (450) au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée, reçues par le noeud destinataire ; on en déduit (450) au moins une copie non nécessaire au décodage des données reçues ; on détermine (450) au moins un intervalle de temps pendant lequel la copie non nécessaire au décodage est reçue ; et pendant cet intervalle de temps, on met à jour l'angle d'antenne utilisé par l'antenne de réception pour recevoir des données émises par le noeud émetteur affecté à cet intervalle de temps.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de suivi d'antenne (en anglais "antenna tracking"). Plus précisément, la présente invention concerne l'optimisation de l'orientation d'une antenne de réception, dans un réseau de communication de type maillé (en anglais "mesh network") utilisant un protocole TDMA (accès multiple par répartition dans le temps, en anglais "Time Division Multiple Access"). Aujourd'hui, les applications audio/vidéo domestiques sans fil sont de plus en plus nombreuses. Elles requièrent des débits de données utiles de l'ordre de 1 Gbps, une qualité de service sans cesse grandissante et jusqu'à dix mètres de portée. Un réseau sans fil personnel du type mmWave WPAN (en anglais "Millimeter Wave Wireless Persona/ Area Network") est particulièrement bien adapté à ce type d'applications. En effet, il utilise la bande radio 60 GHz, dans laquelle les longueurs d'onde sont de l'ordre du millimètre, qui offre une grande largeur de bande passante et permet ainsi le transport d'une forte quantité de données. Les propriétés physiques de la bande radio 60 GHz et le plafonnement réglementaire de puissance des émetteurs limitent les communications à une dizaine de mètres maximum. En effet, à ces fréquences, le taux de réflexion sur les obstacles (murs, meubles, êtres vivants, etc.) est très faible et le taux d'atténuation dans l'air est important. Dans la pratique, cela impose que les noeuds d'un mmWave WPAN utilisent des antennes directives ayant un gain important.

Avantageusement, les différents noeuds d'un mmWave WPAN utilisent des antennes dites "antennes intelligentes" pour atteindre les distances requises par les applications audio/vidéo domestiques. Une antenne intelligente est constituée d'un réseau d'éléments rayonnants répartis de façon matricielle sur un support. Ce type d'antenne permet la mise en oeuvre de la technique dite de mise en forme (en anglais "beam forming"). Selon cette technique, chaque élément rayonnant de l'antenne est contrôlé électroniquement en phase et puissance pour obtenir un faisceau d'émission et/ou de réception orientable et plus ou moins étroit. Avantageusement, lorsque les noeuds sont en mode d'émission (noté Tx), leur antenne intelligente est réglée pour fournir un faisceau d'émission large, afin de pouvoir atteindre un nombre maximal de noeuds récepteurs. Lorsque les noeuds sont en mode de réception (noté Rx), leur antenne intelligente est réglée pour fournir un faisceau de réception étroit et orientable, afin d'augmenter le gain de l'antenne et la diriger vers le noeud émetteur. En mode Rx, chaque noeud oriente son antenne selon un angle adapté à la réception des données provenant du noeud Tx en émission. A chaque nouvel émetteur, chaque noeud en mode Rx doit donc orienter son antenne selon un nouvel angle adapté à la position du nouveau noeud Tx. La recherche du meilleur angle d'antenne de réception est un problème important dans les réseaux utilisant des antennes directives. Dans le cas d'un réseau où les positions exactes des dispositifs ne sont pas connues de façon fiable, il est souvent nécessaire de faire un balayage exhaustif de tous les angles possibles afin de choisir le meilleur. Cela est d'autant plus vrai dans les systèmes de type mmWave WPAN car, du fait des longueurs d'ondes utilisées et du contexte spatial, des combinaisons de signaux directs et réfléchis peuvent apparaître, créant ainsi des maxima et minima locaux d'énergie. La recherche d'un maximum local ne conduira peut-être pas à l'angle d'antenne optimal et il pourra être utile de balayer tous les angles possibles pour chercher un éventuel meilleur angle. Le principal inconvénient de cette méthode est qu'elle ne peut être appliquée lorsqu'une communication est en cours, car elle amène à scruter des orientations de faisceau qui ne permettent pas de recevoir les données transmises par l'émetteur considéré ; elle conduit donc à une perte de données pendant ce temps. Une difficulté à résoudre lorsqu'on souhaite réaliser un réseau de communication de type mmWave WPAN fondé sur un protocole TDMA est de pouvoir indiquer rapidement et de façon fiable l'angle que l'antenne du récepteur devra prendre pour chacun des créneaux temporels durant lesquels les différents noeuds du réseau émettent. Le pointage précis de l'antenne est difficile à maintenir car les longueurs d'ondes utilisées dans ces systèmes sont très courtes et donc le moindre déplacement des noeuds ou une variation de la précision de pointage (par exemple dérive en température, vieillissement de l'électronique) va affecter la qualité de réception du signal radio. Il convient donc de réaliser un moyen de suivi ou pointage dynamique du faisceau d'antenne, de façon que celui-ci permette la meilleure 10 réception possible des données émises par chaque émetteur. Le problème de l'acquisition et du suivi de l'angle d'antenne d'un faisceau directionnel est un problème connu et plusieurs propositions ont été faites pour le résoudre. En particulier, le document IEEE 802.15-071942r2 "Beam forming 15 and tracking" émis par le groupe de travail IEEE P802.15 Wireless Personal Area Network en mai 2008 propose un algorithme de mise à jour du faisceau d'antenne. Dans cette proposition, l'acquisition du faisceau n'est faite qu'au démarrage ou quand la réception des données échoue. Il n'y a aucune anticipation du besoin de réajuster l'angle de l'antenne avant la perte des 20 données. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. Dans ce but, la présente invention propose un procédé d'optimisation de l'orientation d'une antenne de réception d'un noeud destinataire, dans un 25 réseau de communication maillé comportant une pluralité de noeuds émetteurs et utilisant un protocole d'accès multiple par répartition dans le temps dans lequel chaque noeud émetteur est affecté à un intervalle de temps prédéterminé, le noeud destinataire recevant une pluralité de copies redondantes d'une même donnée émise par les noeuds émetteurs, ce procédé 30 étant remarquable en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles : on détermine un premier jeu d'angles d'antenne à utiliser par l'antenne de réception pour capter des données émises respectivement par chacun des noeuds émetteurs du réseau ; on reçoit des données émises par chacun des noeuds émetteurs en utilisant l'angle d'antenne respectif du premier jeu d'angles d'antenne ; on effectue au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée, reçues par le noeud destinataire ; à partir de ces opérations de corrélation, on détermine au moins une copie redondante non nécessaire au décodage des données reçues lors de l'étape de réception ; on détermine au moins un intervalle de temps pendant lequel la ou les copie(s) redondante(s) non nécessaire(s) au décodage sont reçues ; et pendant ce ou ces intervalle(s) de temps, on met à jour l'angle d'antenne utilisé par l'antenne de réception pour recevoir des données émises par le noeud émetteur affecté à ce ou ces intervalle(s) de temps. Ainsi, la présente invention tire parti d'une caractéristique du réseau maillé pour fournir un moyen de pointage dynamique du faisceau d'antenne permettant à ce dernier d'offrir la meilleure réception possible des données émises par chaque noeud émetteur du réseau.

En effet, l'invention permet de réajuster l'angle de pointage de l'antenne de réception de façon dynamique, sans nécessiter une séquence de réglage spécifique et sans perturber la réception des données émises par la source, en profitant de la redondance des données émises par le réseau maillé. Cela permet d'optimiser en permanence l'orientation des antennes et de compenser d'éventuelles dérives, qu'elles proviennent du système radio ou de la position des noeuds si ceux-ci sont susceptibles d'être déplacés. Dans un mode particulier de réalisation, le procédé comporte en outre une étape de sélection, consistant à hiérarchiser les copies redondantes déterminées comme non nécessaires au décodage des données reçues, en fonction d'un critère de priorité choisi, de façon à sélectionner un nombre prédéterminé d'intervalles de temps parmi les intervalles de temps pendant lesquels les copies redondantes non nécessaires sont reçues. Dans ce mode de réalisation, on met à jour les angles d'antenne utilisés par l'antenne de réception pour recevoir des données émises par les noeuds émetteurs affectés aux intervalles de temps sélectionnés. On met ainsi à jour en priorité les angles d'antenne de certains noeuds. Avantageusement, on tient compte du type de données transportées pour déterminer si des erreurs de transmission sont acceptables ou non. Par exemple, des données asynchrones peuvent supporter une certaine latence et donc, être réémises sur plusieurs trames en cas d'erreurs de transmission dues à un positionnement sub-optimal de l'angle d'antenne. En revanche, des données isochrones comme les données audio/vidéo doivent généralement être transmises avec une très faible latence et il est donc important de garantir la qualité de transmission de ces données. En affectant un critère prioritaire au noeud émettant ces données, les angles d'antenne correspondants sont mis à jour plus souvent, ce qui permet d'améliorer la qualité de transmission. Selon une caractéristique particulière, le critère de priorité est la probabilité du noeud émetteur d'une copie redondante d'être déplacé. Cela permet de corréler la fréquence de la mise à jour de l'angle d'antenne avec le risque que cet angle ne soit pas optimal.

Par exemple, si un noeud est léger et non fixé, la probabilité qu'il soit déplacé est non négligeable et l'angle d'antenne qu'il faudra utiliser pour recevoir de la meilleure façon possible les données qu'il émet pourra varier fréquemment. Il est alors avantageux de faire plus fréquemment la mise à jour de cet angle que la mise à jour des angles d'antenne à utiliser pour recevoir les données émises par des noeuds fixés. Dans un mode particulier de réalisation, dans lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, l'étape consistant à effectuer au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée comporte : une étape de corrélation unitaire, consistant à corréler chacun des symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à chacune des copies précédemment reçues du même paquet ; et une étape de corrélation multiple, consistant à corréler chacun des symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à un groupe de M copies précédemment reçues du même paquet, M valant successivement de 2 au nombre total de copies précédemment reçues du même paquet. Cela permet l'identification de copies redondantes dans le cas où tous les symboles constituant un paquet ne sont pas identiques entre deux copies mais où l'intégralité du message émis peut être restituée en utilisant un groupe de M copies précédemment reçues du même paquet.

Dans un mode particulier de réalisation, dans lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, et dans lequel on définit un seuil de corrélation pour un paquet de données comme le nombre total d'opérations de corrélation entre deux symboles pour lesquelles les bits constituant les deux symboles ne sont pas tous identiques deux à deux, le procédé comporte une étape consistant à déterminer si, à l'issue des opérations de corrélation, au moins un seuil de corrélation est inférieur à un seuil critique prédéterminé. Cela permet d'éviter de déterminer des copies redondantes alors que ces copies ne présentent pas un seuil de corrélation suffisant, c'est-à-dire ne 20 sont pas suffisamment semblables. Selon une caractéristique particulière, lorsque le procédé met en oeuvre un code correcteur d'erreurs, le seuil critique précité dépend du nombre maximal de symboles erronés que le code correcteur d'erreurs peut corriger au sein d'un même paquet. 25 Cela permet d'éviter de choisir un seuil critique trop élevé, alors qu'après application du code correcteur d'erreurs, les copies écartées auraient été considérées comme redondantes. Dans un mode particulier de réalisation, le réseau est du type mmWave WPAN ("Millimeter Wave Wireless Persona/ Area Network"). 30 Cet environnement, dans lequel l'utilisation d'antennes directives est appropriée pour augmenter le gain, est particulièrement adapté à la mise en oeuvre de la présente invention.

Dans le même but que celui indiqué plus haut, la présente invention propose également un dispositif d'optimisation de l'orientation d'une antenne de réception d'un noeud destinataire, dans un réseau de communication maillé comportant une pluralité de noeuds émetteurs et utilisant un protocole d'accès multiple par répartition dans le temps dans lequel chaque noeud émetteur est affecté à un intervalle de temps prédéterminé, le noeud destinataire recevant une pluralité de copies redondantes d'une même donnée émise par les noeuds émetteurs, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte : un module pour déterminer un premier jeu d'angles d'antenne à utiliser par l'antenne de réception pour capter des données émises respectivement par chacun des noeuds émetteurs du réseau ; un module pour recevoir des données émises par chacun des noeuds émetteurs en utilisant l'angle d'antenne respectif du premier jeu d'angles d'antenne ; un module pour effectuer au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée, reçues par le noeud destinataire ; un module pour déterminer, à partir des opérations de corrélation, au moins une copie redondante non nécessaire au décodage des données reçues par le module de réception ; un module pour déterminer au moins un intervalle de temps pendant lequel la ou les copie(s) redondante(s) non nécessaires au décodage sont reçues ; et un module pour mettre à jour, pendant ce ou ces intervalle(s) de temps, l'angle d'antenne utilisé par l'antenne de réception pour recevoir des données émises par le noeud émetteur affecté à ce ou ces intervalle(s) de temps. Toujours dans le même but, la présente invention vise aussi un moyen de stockage d'informations lisible par un ordinateur ou un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, remarquable en ce qu'il permet la mise en oeuvre d'un procédé d'optimisation tel que succinctement décrit ci-dessus.

Toujours dans le même but, la présente invention vise aussi un produit programme d'ordinateur pouvant être chargé dans un appareil programmable, remarquable en ce qu'il comporte des séquences d'instructions pour mettre en oeuvre un procédé d'optimisation tel que succinctement décrit ci- dessus, lorsque ce programme est chargé et exécuté par l'appareil programmable. Les caractéristiques particulières et les avantages du dispositif d'optimisation, du moyen de stockage d'informations et du produit programme d'ordinateur étant similaires à ceux du procédé d'optimisation, ils ne sont pas répétés ici. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 représente de façon schématique un réseau de communication sans fil du type auquel s'applique la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; - la figure 2 représente de façon schématique un exemple de couche physique réseau fonctionnant sur le principe du multiplexage par répartition temporelle (TDM, en anglais "Time Division Multiplex") ; - la figure 3 représente de façon schématique un dispositif de communication susceptible de mettre en ouvre la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; - la figure 4 est un organigramme illustrant les principales étapes de la gestion d'un noeud de communication en mode de réception dans un réseau du type auquel s'applique la présente invention, dans un mode particulier de réalisation ; - les figures 5a et 5b sont des organigrammes illustrant de façon détaillée deux modes particuliers de réalisation de l'étape de traitement 450 30 illustrée sur la figure 4 ; et - la figure 6 représente de façon schématique un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention.

On considère un réseau de communication sans fil à transmissions multiples, ou réseau maillé, du type illustré sur la figure 1. Un réseau maillé est constitué d'un ensemble de noeuds reliés par des lignes de communication permettant le choix ou la combinaison entre plusieurs routes reliant une entrée du réseau et une sortie. Le réseau maillé 100 comprend un dispositif source 110, un dispositif destination 120 et une pluralité de dispositifs relais 130, 131, 132, 133. Chaque dispositif relais peut également être une source et / ou un appareil destination. Les dispositifs sont interconnectés par des liens de communication radio 140. Même si les signaux radio sont diffusés dans toutes les directions, certains dispositifs relais ou destination peuvent ne pas être en mesure de détecter lesdits signaux en raison d'obstacles ou de la directivité des antennes. Une liaison radio n'est donc pas nécessairement présente entre un dispositif source et tout autre dispositif du réseau.

Dans l'exemple non limitatif représenté, le dispositif destination 120 peut ainsi recevoir jusqu'à cinq copies d'un même flux de données, directement à partir du dispositif source ainsi que via quatre dispositifs relais. Le flux de données est constitué d'une pluralité de blocs de données et est protégé de façon classique contre les erreurs de transmission via l'utilisation d'un code correcteur d'erreurs. Généralement, les blocs de données du flux de données sont regroupés en paquets, au niveau du dispositif source, chaque paquet étant alors codé de façon à engendrer une pluralité de blocs de parité représentant des informations redondantes.

Au niveau du dispositif destination, les paquets reçus sont décodés. Le décodage consiste à enlever les erreurs potentielles dans les blocs de données reçus en utilisant pour ce faire les blocs de parité. Les dispositifs relais, quant à eux, effectuent le transfert de paquets codés tels quels, sans décoder ni recoder le flux de données. En effet, l'exécution du décodage et du recodage au niveau de chaque dispositif relais épuiserait la consommation de mémoire nécessaire au stockage temporaire des paquets, et accroîtrait par ailleurs le délai de transmission tout en consommant inutilement des ressources de calcul. Pour envoyer un flux de données relatives à un flux audio, à un flux vidéo ou à une combinaison des deux, une couche physique synchrone est traditionnellement utilisée. Une couche physique synchrone permet à chaque périphérique du réseau de transmettre de l'information répartie uniformément dans des intervalles de temps. Cela peut être réalisé en utilisant le multiplexage par répartition temporelle (TDM), qui prévoit une division du domaine temporel en une pluralité d'intervalles temporels récurrents, de longueur fixe, aussi appelée séquence ou cycle TDM. Un tel multiplexage permet à certains paramètres tels que la latence ou le débit de données de demeurer invariants. Il prévoit également un très haut niveau de qualité de service et maintient cette qualité à un niveau constant.

La figure 2 illustre un exemple de couche physique fonctionnant sur le principe d'un TDM synchrone. Le protocole TDMA est un mode de multiplexage permettant de transmettre plusieurs signaux sur un seul canal. Il s'agit d'un multiplexage temporel, dont le principe est de découper le temps disponible entre les différentes connexions ou utilisateurs. Chaque noeud d'un réseau radio peut donc émettre à son tour sur un même canal radio, les autres noeuds étant alors soit en mode réception, soit dans un autre mode ne perturbant pas le canal radio (par exemple : veille, post-traitement des données). Comme le montre la figure 2, le temps est divisé en cycles ou séquences TDM 210 et le support physique est partagé dans le temps, de sorte que chacun des dispositifs du réseau se voit attribuer un intervalle temporel 220 par cycle pour transmettre ses données 230. Lorsqu'un appareil transmet des données dans son intervalle de transmission, tous les autres appareils peuvent l'écouter. Chaque intervalle temporel peut transporter zéro, un ou plusieurs blocs de flux de données, en fonction du débit de ce flux de données ; ainsi à chacun desdits blocs de données correspond également un intervalle de transmission temporel.

En plus des paquets de données, propres ou relayés, chaque dispositif du système se voit également attribuer au moins un intervalle de transmission au sein de son intervalle temporel 220 afin de transmettre des données additionnelles de contrôle.

Chacun des paquets de données peut lui-même être divisé en une pluralité de sous-blocs ou symboles. Les dispositifs relais du réseau retransmettent en outre des paquets de données à destination de dispositifs tiers du réseau de sorte que, à la fin du cycle, les paquets reçus dans les différents intervalles temporels représentent différentes copies de la même copie d'origine émise par le dispositif source dans son intervalle temporel. La figure 3 représente un mode particulier de réalisation d'un dispositif de communication adapté à mettre en oeuvre la présente invention. Le dispositif 300 peut représenter le dispositif source 110 ou le dispositif destination 120 du réseau maillé 100. Le dispositif 300 peut aussi représenter tout dispositif relais 130, celui-ci se comportant à la fois comme dispositif source ou destination. Le dispositif 300 comporte une mémoire vive ou RAM 302, qui fonctionne comme une mémoire principale, une unité de calcul ou CPU 301, la capacité de cette mémoire pouvant être étendue par une mémoire vive optionnelle connectée à un port d'expansion (non illustré sur la figure). L'unité de calcul 301 est capable d'exécuter des instructions lors de la mise sous tension du dispositif de communication, ces instructions étant chargées à partir d'une mémoire non volatile ou ROM 303. Après la mise sous tension, l'unité de calcul 301 est capable d'exécuter des instructions de la RAM 302 relatives à un programme d'ordinateur, une fois ces instructions chargées à partir de la ROM 303 ou d'une mémoire externe (non illustrée sur la figure). Un tel programme d'ordinateur, s'il est exécuté par l'unité de calcul 301, provoque l'exécution d'une partie ou de la totalité des étapes des organigrammes illustrés sur les figures 4, 5a et 5b, décrites ci-après.

Le dispositif 300 comporte en outre une unité 305 ou équipement terminal RF, chargé de l'adaptation du signal en sortie d'une unité de bande de base 306 avant son émission par le biais d'une antenne 304 (transposition de fréquence et amplification de puissance, par exemple). L'équipement terminal RF 305 est en outre adapté à recevoir un signal de l'antenne 304 destiné à être délivré à l'unité de bande de base 306.

L'unité de bande de base 306 module / démodule les données numériques échangées avec l'équipement terminal RF 305. L'organigramme de la figure 4 illustre les principales étapes de la gestion d'un noeud de communication en mode de réception conformément à la présente invention, dans un mode particulier de réalisation.

Les étapes 410, 420 et 430 constituent les étapes d'initialisation du noeud en mode récepteur. Lors de l'étape 410, qui est la mise en route du noeud, celui-ci recherche en mémoire les paramètres du réseau qui le concernent (nombre de noeuds, affectation des intervalles temporels aux différents noeuds, etc.).

Ensuite, à l'étape 420, le noeud passe en mode synchronisation. Dans ce mode, le noeud se met en mode réception avec une antenne en mode omnidirectionnel et il cherche à décoder un signal prédéterminé. Une fois ce signal prédéterminé reçu, le noeud peut se synchroniser sur le canal radio et, à partir des paramètres récupérés à l'étape 410, il peut déterminer les instants d'émission de chacun des autres noeuds du réseau. A l'étape suivante 430, le noeud cherche à déterminer un premier jeu d'angles d'antenne de réception à utiliser pour recevoir les données émises par chacun des émetteurs (ce jeu comporte un angle d'antenne par émetteur). La détermination de cet angle pourra se faire par exemple en mesurant l'énergie reçue pendant un intervalle de temps donné pour différentes valeurs d'angles et en considérant que l'angle à utiliser est celui donnant l'énergie maximale. D'autres techniques de détermination du meilleur angle à utiliser en réception peuvent éventuellement être utilisées. A l'étape suivante 440, le noeud reçoit et démodule les données 30 émises par chaque émetteur avant de les traiter à l'étape suivante 450.

Dans un réseau maillé, les données transmises par un noeud peuvent circuler sur différents chemins. Ainsi, plusieurs copies des mêmes données peuvent être reçues par le noeud destinataire. Cette propriété des réseaux maillés est mise à profit dans certains systèmes pour améliorer la fiabilité des données reçues : par exemple, si un noeud reçoit trois versions différentes des mêmes données, le noeud peut décider quelles sont les copies les plus pertinentes au regard du nombre de copies identiques reçues. Par ailleurs, l'utilisation de techniques de correction d'erreurs est courante dans les systèmes de traitement de données numériques. En effet, un dispositif de correction d'erreurs permet d'obtenir d'un support de transmission sa capacité de transport maximum. Il permet, en outre, de caractériser le taux d'erreur du canal de transmission et d'en connaître la valeur maximale. Le dispositif de correction d'erreurs peut inclure un mécanisme de détection d'effacements, ou symboles manquants, en établissant pour ce faire des corrélations entre chacune des copies reçues par un des dispositifs du réseau. Lors d'une telle phase de corrélation de données, un dispositif du réseau peut ainsi juger de la pertinence d'une copie reçue du réseau dans son processus de décodage. On entend par pertinence d'une copie l'apport de ladite copie quant à la détection d'effacements pour une donnée dont au moins deux copies ont été reçues. Dans le cas où les conditions de communication dans le réseau sont bonnes, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas ou lorsqu'il y a peu de masquage, il se peut qu'un noeud reçoive une ou des copies qui ne sont pas strictement nécessaire(s) pour décoder correctement les données transmises par le noeud source. Dans le cas d'un réseau de communication de type maillé utilisant un protocole TDMA, les répétitions requises pour le maillage du réseau se font 30 successivement dans le temps, sur le même canal radio. Lorsque la source de données envoie les données sur le canal radio, ces données sont reçues par les différents noeuds du réseau. Ces différents noeuds vont ensuite réémettre les données reçues de la source tour à tour suivant les créneaux temporels qui leur sont affectés. Selon le type de maillage mis en oeuvre, les données vont donc être répétées de 1 à N fois sur le canal radio (N étant le nombre de noeuds du réseau, source comprise).

Comme le montre la figure 4, à l'étape 450, qui sera décrite en détail en liaison avec les figures 5a et 5b, le noeud détermine les redondances excédentaires de données, c'est-à-dire non indispensables au décodage des données émises par la source et il détermine dans quels modes se placera l'antenne de réception dans les différents intervalles temporels de la trame suivante : soit mode RX (réception des données), soit mode de suivi d'antenne de réception ou optimisation de l'orientation de l'antenne de réception (noté AT, en anglais "Antenna Tracking"). On décrit ci-dessous en liaison avec les figures 5a et 5b deux variantes de l'algorithme mis en oeuvre pour cette détermination des 15 redondances excédentaires. L'organigramme de la figure 5a illustre les principales étapes d'une première variante de l'algorithme appliqué à l'étape 450 de la figure 4. L'algorithme décrit ici permet d'optimiser l'orientation de l'antenne de réception pour tous les intervalles de temps correspondant aux copies 20 excédentaires, sans introduire de critère de priorité visant un ou plusieurs intervalles de temps spécifiques. Dans ce mode de réalisation, si les copies qui donnent les meilleures valeurs de corrélation sont toujours les mêmes, il n'y aura jamais de mise à jour de l'orientation de l'antenne de réception du récepteur lors des intervalles de 25 temps correspondant à ces copies. Lors de l'étape 500, un dispositif destination 120 (comme illustré sur la figure 1) reçoit une nouvelle copie d'un paquet de données, émise par un dispositif source 110 ou relais 130 dans son intervalle temporel 220 (comme illustré sur la figure 2). 30 S'il s'agit de la première copie reçue, le dispositif destination 120 passe à l'état de fin 510. Dans le cas contraire, il passe à l'étape 502.

Lors de l'étape 502, le dispositif destination 120 corrèle chacun des symboles constitutifs du paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à chacune des copies du même paquet précédemment reçues. Cette étape est appelée étape de corrélation unitaire. Le résultat d'une corrélation entre deux symboles est considéré comme positif si les bits constitutifs de ces deux symboles sont tous identiques deux à deux. Dans le cas contraire, le résultat de la corrélation est considéré comme négatif. Le résultat de la corrélation globale, ou seuil de corrélation, pour un paquet de données sera alors le nombre total de corrélations au niveau symbole ayant obtenu un résultat négatif. Considérons un exemple nullement limitatif dans lequel le dispositif destination 120 reçoit des copies en provenance du dispositif source 110 directement ainsi que via les dispositifs relais 130, 131, 132 et 133. Le dispositif destination 120 considère des seuils de corrélation unitaires pour les copies de paquets de données reçues en provenance de chacun des couples de dispositifs possibles : [130, 131], [130, 132], [130, 133], [131, 132], etc. A l'étape suivante 503, le dispositif destination 120 corrèle chacun des symboles constitutifs du paquet reçu à l'étape 500 avec le symbole correspondant appartenant à deux autres copies du même paquet précédemment reçues. Une fois cette comparaison effectuée pour chaque paire de copies précédemment reçues, il en fait de même avec des groupements non plus de deux, mais de trois copies précédemment reçues, et ainsi de suite. Cette étape est appelée étape de corrélation multiple.

Dans l'exemple ci-dessus, le dispositif 120 considère ainsi des seuils de corrélation multiples pour les copies de paquets de données reçues en provenance de chacun des groupes de dispositifs possibles (groupes de trois et de quatre copies) : [110, 130, 131], [110, 131, 132], ..., [131, 132, 133] et [130, 131, 132, 133].

S'il n'y a pas suffisamment de copies disponibles pour effectuer des groupements de deux copies (ou plus) précédemment reçues, ou une fois que toutes les corrélations multiples ont été effectuées, le dispositif destination 120 passe à l'étape 504. A l'étape 504, le dispositif destination 120 détermine si la copie reçue à l'étape 500 est la dernière copie reçue pour le paquet de données considéré.

Cette détermination peut s'effectuer en se basant sur une information contenue dans le bloc de données 230 illustré sur la figure 2, ou en comptant les paquets reçus, dans le cas où le nombre de copies d'un même bloc de données est connu du dispositif destination 120. Si c'est la dernière copie reçue, le dispositif destination 120 passe à 10 l'étape 505. Dans le cas contraire, le dispositif destination 120 passe à l'état final 510. A l'étape 505, le dispositif destination 120 vérifie les seuils de corrélation unitaires. A l'étape 506, le dispositif destination 120 détermine si au moins un 15 des seuils de corrélation considérés à l'étape précédente est inférieur à un seuil critique préétabli dépendant de la capacité de correction du code correcteur d'erreurs utilisé pour protéger les paquets de données. On entend par capacité de correction le nombre maximal de symboles erronés que le code correcteur d'erreurs peut corriger au sein d'un 20 même paquet de données. Si aucun seuil de corrélation unitaire n'est inférieur au seuil critique, le dispositif destination 120 teste à l'étape 508 si les seuils de corrélation multiples ont été vérifiés. Si tel est le cas, le dispositif destination 120 passe à l'état final 510 ; dans le cas contraire, il passe à l'étape 509, où il vérifie alors 25 les seuils de corrélation multiples avant de retourner à l'étape 506. Dans une variante de l'invention, le dispositif destination 120 peut considérer, lors de l'étape 505, à la fois les seuils de corrélation unitaires et les seuils de corrélation multiples, afin de rendre moins drastique le calcul de la redondance excédentaire effectué à l'étape 507 décrite ci-dessous. 30 Si, à l'étape 506, au moins un des seuils de corrélation considérés à l'étape précédente est inférieur au seuil critique, le dispositif destination 120 passe à l'étape 507.

A l'étape 507, le dispositif destination 120 hiérarchise les seuils de corrélation inférieurs au seuil critique, en se fondant sur la valeur du seuil critique retenu à l'étape 506. A l'issue de cette étape de hiérarchisation, les copies du bloc de données courant correspondant au meilleur seuil de corrélation (unitaire ou multiple) sont alors considérées comme nécessaires au décodage dudit bloc de données. Les autres copies reçues sont ainsi considérées par le dispositif destination 120 comme non nécessaires au décodage de ses données propres et les intervalles de transmission des dispositifs relais 130, 131, 132, ou 133 dédiés à ces copies sont alors considérés par le dispositif 120 comme portant des données excédentaires. A l'issue de l'étape 507, le dispositif destination 120 positionne l'antenne de réception en mode AT pour les intervalles de transmission de données portant des données excédentaires, et en mode RX pour les intervalles de transmission de données portant les copies considérées comme nécessaires au décodage des données émises par la source. Il passe ensuite à l'état final 510. Dans l'exemple non limitatif donné plus haut, le dispositif destination 120 a classé le seuil de corrélation du couple [130, 132] comme étant le meilleur, ce seuil étant, en outre, inférieur au seuil critique. Le dispositif destination 120 en déduit donc que les seules copies reçues des dispositifs 130 et 132 lui sont nécessaires pour le décodage de ses données propres. Les intervalles de temps de transmission des dispositifs 131 et 133 réservés à la transmission de données à destination du dispositif 120 sont donc considérés par ce dernier comme portant des données excédentaires. Une optimisation de l'orientation de l'antenne de réception sera donc effectuée durant ces intervalles de temps. L'organigramme de la figure 5b illustre les principales étapes d'une seconde variante de l'algorithme appliqué à l'étape 450 de la figure 4.

L'algorithme décrit ici permet d'optimiser l'orientation de l'antenne de réception pour tous les intervalles de temps correspondant aux copies excédentaires en introduisant un critère de priorité. L'introduction d'un tel critère peut avoir plusieurs buts : ce peut être par exemple pour activer l'optimisation de l'orientation de l'antenne de réception sur le plus grand nombre d'intervalles de temps possible (premier cas) ou, a contrario, pour activer cette optimisation de préférence pour certains noeuds possédant une caractéristique prédéfinie (second cas). Dans le premier cas, un compteur est attaché à chaque intervalle de temps et incrémenté chaque fois que l'angle de l'antenne correspondant est optimisé. En décidant, par exemple, de sélectionner comme copies nécessaires la combinaison des copies qui a un seuil de corrélation jugé acceptable et qui présente une somme de ses compteurs attachés la plus forte, les angles d'antenne des différents intervalles de temps seront mis à jour successivement pourvu que chaque intervalle de temps fournisse des copies utilisables. Dans le second cas, une caractéristique particulière de chaque noeud peut servir à accorder une priorité à l'optimisation de l'orientation de l'antenne de réception. Cette caractéristique peut par exemple être la probabilité d'un noeud d'être déplacé. En effet, un appareil photo peut être déplacé plus facilement qu'un écran vidéo ; il est alors intéressant d'effectuer plus souvent la mise à jour de l'angle de pointage de l'antenne orientée vers l'appareil photo que celui de l'antenne orientée vers l'écran.

En décidant, par exemple, de sélectionner comme copies nécessaires la combinaison des copies qui a un seuil de corrélation jugé acceptable et qui correspondent de préférence à des noeuds émetteurs de type fixe, les angles d'antenne des intervalles de temps affectés à la réception des données provenant des noeuds susceptibles d'être déplacés seront mis à jour plus souvent. Dans cette seconde variante de l'algorithme de détermination de redondance excédentaire, seule l'étape 507 diffère de la première variante. Seule cette différence est décrite ci-dessous. Dans la première variante, l'étape 507 consiste à hiérarchiser les seuils de corrélation inférieurs au seuil critique, en se fondant sur la valeur du seuil critique retenu à l'étape 506.

Dans cette seconde variante, lorsque le dispositif destination 120 détermine à l'étape 506 qu'au moins un seuil de corrélation est inférieur au seuil critique, il passe à l'étape 507a, durant laquelle il hiérarchise les différentes copies en fonction des seuils de corrélation et du critère de priorité choisi.

Ensuite, à l'étape 507b, le dispositif destination 120 positionne l'antenne de réception en mode AT pour les intervalles de temps de transmission de données portant des données excédentaires, et en mode RX pour les intervalles de temps de transmission de données portant les copies considérées comme nécessaires au décodage des données émises par la source. La figure 6 illustre un exemple nullement limitatif de mise en oeuvre de l'invention. Dans cet exemple, on considère un réseau maillé à six noeuds à un instant donné où le noeud 110 est le noeud source, le noeud 120 le noeud destination et les noeuds 130 à 133 les noeuds relais, avec une répétition systématique des données reçues. La séquence TDM est donc constituée de six intervalles temporels. Le noeud 120 reçoit donc cinq copies du signal émis par la source. A l'issue de l'opération de détermination de la redondance excédentaire (étape 507 sur la figure5a), les copies des noeuds 110, 130, 131, 132 ont été déterminées comme indispensables au décodage des données émises par la source 110, alors que la copie reçue en provenance du noeud 133 a été déterminée comme non indispensable. Conformément à la présente invention, le système positionne donc l'antenne de réception du noeud 120 en mode AT pour le prochain intervalle de temps correspondant à l'émission du noeud 133 dans la séquence TDM suivante. Lors de cette séquence TDM, aucune copie valide ne sera reçue en provenance de ce noeud 133, mais l'angle d'antenne sera optimisé.

L'algorithme décrit ci-dessus pourra ensuite être appliqué de nouveau pour déterminer quel angle d'antenne pourrait être mis à jour.

La fréquence d'application de l'algorithme (nombre de séquences TDM successives en mode AT, décision de placer un nouvel angle d'antenne en mode AT, etc.) sera choisie par l'homme du métier en fonction des paramètres du système tels que la vitesse de balayage de tous les angles d'antenne, la méthode de détermination de la valeur du meilleur angle, la stabilité du réseau, la connaissance du type des dispositifs utilisés dans le système, etc. Dans la description qui précède, on a considéré, à des fins de simplification, que chaque noeud relais réémettait uniquement les données qu'il venait de recevoir d'une source dans la séquence TDM courante. Or, la mise en oeuvre de certains systèmes TDMA prévoit l'entrelacement de différents types de données ; il peut s'agir d'un entrelacement temporel ou d'un entrelacement de la source des données émises. Par exemple, certains systèmes prévoient que certains noeuds relais réémettent les données reçues de la séquence TDM précédente alors que d'autres noeuds réémettent des données reçues dans la séquence TDM courante. Dans un autre exemple, les noeuds relais réémettront, en plus des données à relayer, des données qui leur sont propres.

Ces modes de réalisation n'excluent pas l'utilisation de la présente invention, car la datation temporelle et/ou de la source de chacune des copies sera nécessaire pour le bon décodage des données dans le réseau maillé ; il suffira donc d'en tenir compte lors des corrélations entre les différentes copies.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Procédé d'optimisation de l'orientation d'une antenne de réception (304) d'un noeud destinataire (120), dans un réseau de communication maillé (100) comportant une pluralité de noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) et utilisant un protocole d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) dans lequel chaque noeud émetteur est affecté à un intervalle de temps prédéterminé, ledit noeud destinataire (120) recevant une pluralité de copies redondantes d'une même donnée émise par lesdits noeuds émetteurs, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte des étapes suivant lesquelles : on détermine (430) un premier jeu d'angles d'antenne à utiliser par ladite antenne de réception (304) pour capter des données émises respectivement par chacun des noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) du réseau (100) ; on reçoit (440) des données émises par chacun desdits noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) en utilisant l'angle d'antenne respectif dudit premier jeu d'angles d'antenne ; on effectue (450) au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée, reçues par le noeud destinataire (120) ; à partir desdites opérations de corrélation, on détermine (450) au moins une copie redondante non nécessaire au décodage des données reçues lors de ladite étape de réception (440) ; on détermine (450) au moins un intervalle de temps pendant lequel 25 ladite au moins une copie redondante non nécessaire au décodage est reçue ; et pendant ledit au moins un intervalle de temps, on met à jour l'angle d'antenne utilisé par ladite antenne de réception (304) pour recevoir des données émises par le noeud émetteur affecté audit intervalle de temps. 30
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de sélection (507a), consistant à hiérarchiser lesdites copies redondantes déterminées comme non nécessaires au décodage des données reçues, en fonction d'un critère de priorité choisi, de façon à sélectionner un nombre prédéterminé d'intervalles de temps parmi les intervalles de temps pendant lesquels lesdites copies redondantes non nécessaires sont reçues, et en ce qu'on met à jour les angles d'antenne utilisés par ladite antenne de réception (304) pour recevoir des données émises par les noeuds émetteurs affectés aux intervalles de temps sélectionnés.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le critère de priorité est la probabilité du noeud émetteur d'une copie redondante d'être déplacé.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, caractérisé en ce que l'étape (450) consistant à effectuer au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée comporte : une étape (502) de corrélation unitaire, consistant à corréler chacun des symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à chacune des copies précédemment reçues du même paquet ; et une étape (503) de corrélation multiple, consistant à corréler chacun des symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à un groupe de M copies précédemment reçues du même paquet, M valant successivement de 2 au nombre total de copies précédemment reçues du même paquet.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, et dans lequel on définit un seuil de corrélation pour un paquet de données comme le nombre total d'opérations de corrélation entre deux symboles pour lesquelles les bits constituant les deux symboles ne sont pas tous identiques deux à deux, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (506) consistant à déterminer si, à l'issue des opérations de corrélation, au moins un seuil de corrélation est inférieur à un seuil critique prédéterminé.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, mettant en oeuvre un code correcteur d'erreurs, caractérisé en ce que ledit seuil critique dépend du nombremaximal de symboles erronés que le code correcteur d'erreurs peut corriger au sein d'un même paquet.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau (100) est du type mmWave WPAN ("Millimeter 5 Wave Wireless Persona/ Area Network").
8. 8. Dispositif d'optimisation de l'orientation d'une antenne de réception (304) d'un noeud destinataire (120), dans un réseau de communication maillé (100) comportant une pluralité de noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) et utilisant un protocole d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) 10 dans lequel chaque noeud émetteur est affecté à un intervalle de temps prédéterminé, ledit noeud destinataire (120) recevant une pluralité de copies redondantes d'une même donnée émise par lesdits noeuds émetteurs, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte : des moyens pour déterminer un premier jeu d'angles d'antenne à 15 utiliser par ladite antenne de réception (304) pour capter des données émises respectivement par chacun des noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) du réseau (100) ; des moyens pour recevoir des données émises par chacun desdits noeuds émetteurs (110, 130, 131, 132, 133) en utilisant l'angle d'antenne 20 respectif dudit premier jeu d'angles d'antenne ; des moyens pour effectuer au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même donnée, reçues par le noeud destinataire (120) ; des moyens pour déterminer, à partir desdites opérations de 25 corrélation, au moins une copie redondante non nécessaire au décodage des données reçues par lesdits moyens de réception ; des moyens pour déterminer au moins un intervalle de temps pendant lequel ladite au moins une copie redondante non nécessaire au décodage est reçue ; et 30 des moyens pour mettre à jour, pendant ledit au moins un intervalle de temps, l'angle d'antenne utilisé par ladite antenne de réception (304) pour recevoir des données émises par le noeud émetteur affecté audit intervalle de temps.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de sélection, adaptés à hiérarchiser lesdites copies redondantes déterminées comme non nécessaires au décodage des données reçues, en fonction d'un critère de priorité choisi, de façon à sélectionner un nombre prédéterminé d'intervalles de temps parmi les intervalles de temps pendant lesquels lesdites copies redondantes non nécessaires sont reçues, et en ce que les moyens de mise à jour sont adaptés à mettre à jour les angles d'antenne utilisés par ladite antenne de réception (304) pour recevoir des données émises par les noeuds émetteurs affectés aux intervalles de temps sélectionnés.
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le critère de priorité est la probabilité du noeud émetteur d'une copie redondante 15 d'être déplacé.
11. 11. Dispositif selon la revendication 8, 9 ou 10, dans lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, caractérisé en ce que les moyens adaptés à effectuer au moins une opération de corrélation entre les diverses copies redondantes d'une même 20 donnée comportent : des moyens de corrélation unitaire, adaptés à corréler chacun des symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à chacune des copies précédemment reçues du même paquet ; et des moyens de corrélation multiple, adaptés à corréler chacun des 25 symboles constituant un paquet reçu avec le symbole correspondant appartenant à un groupe de M copies précédemment reçues du même paquet, M valant successivement de 2 au nombre total de copies précédemment reçues du même paquet.
12. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans 30 lequel les données émises sont organisées sous forme de paquets constitués de symboles, et dans lequel on définit un seuil de corrélation pour un paquet de données comme le nombre total d'opérations de corrélation entre deux symboles pour lesquelles les bits constituant les deux symboles ne sont pas tous identiques deux à deux, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déterminer si, à l'issue des opérations de corrélation, au moins un seuil de corrélation est inférieur à un seuil critique prédéterminé.
13. 13. Dispositif selon la revendication 12, mettant en oeuvre un code correcteur d'erreurs, caractérisé en ce que ledit seuil critique dépend du nombre maximal de symboles erronés que le code correcteur d'erreurs peut corriger au sein d'un même paquet.
14. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, 10 caractérisé en ce que le réseau (100) est du type mmWave WPAN ("Millimeter Wave Wireless Persona/ Area Network").
15. 15. Moyen de stockage d'informations lisible par un ordinateur ou un microprocesseur conservant des instructions d'un programme informatique, caractérisé en ce qu'il permet la mise en oeuvre d'un procédé d'optimisation 15 selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
16. 16. Produit programme d'ordinateur pouvant être chargé dans un appareil programmable, caractérisé en ce qu'il comporte des séquences d'instructions pour mettre en oeuvre un procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ce programme est chargé et 20 exécuté par l'appareil programmable.