FR2943206A1 - Antenna e.g. linear smart antenna, configuring method for assuring communication of data between transmitter and receiver devices of e.g. home cinema system, involves increasing receiving sensitivity in direction set to configure antenna - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de configuration d'une antenne agile d'un dispositif récepteur dans un réseau de communication sans-fil, produit programme d'ordinateur, moyen de stockage et dispositif correspondant. 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des antennes d'ondes radio millimétriques, et plus particulièrement des antennes dites agiles dans les systèmes de communication sans-fil, tels que par exemple les réseaux de communication domestiques sans-fil utilisant la bande radio à 60 GHz. Plus précisément, l'invention concerne une technique de configuration d'une antenne agile dans le cadre d'une réception multidirectionnelle de données par un dispositif récepteur. 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les systèmes de communications radio utilisant les ondes millimétriques autour de la fréquence porteuse à 60GHz sont parmi les plus étudiés actuellement. En effet, de tels systèmes de communication offre une grande largeur de bande passante et sont particulièrement bien adaptés pour les transmissions de flux de données très haut débits, dans un rayon limité, par exemple comme moyen de connectivité entre les différents éléments d'un système de type home cinema . Dans ce cas précis d'utilisation, la portée est limitée, au maximum, à une dizaine de mètres. Par contre, les débits mis en jeu y sont très élevés (au-delà du gigabit par seconde) de par la nature, aussi bien audio que vidéo et la très haute résolution de l'information transmise. Il faut en outre prendre en compte que l'utilisation de la bande radio 60GHz en milieu intérieur implique des limitations concernant la puissance d'émission. Ces limitations imposent, pour assurer un niveau de qualité de communication radio suffisant, sans avoir à émettre à des puissances non autorisées, la mise en place de mécanismes ou de techniques permettant d'exploiter au mieux les spécificités du canal de communication à l'aide des équipements émetteurs et/ou récepteurs. Parmi ces techniques, les antennes dites agiles (aussi appelées antennes intelligentes, ou smart antennas en anglais) sont traditionnellement employées dans les systèmes de communication radio. Une antenne agile est constituée d'un réseau d'éléments rayonnants répartis sur un support donné. Chaque élément rayonnant de l'antenne est contrôlé électroniquement en phase et puissance (ou gain) pour obtenir un ou plusieurs faisceaux en émission et/ou un ou plusieurs faisceaux en réception orientables et plus ou moins étroits. L'utilisation de ce type d'antennes, lors de la réception d'un signal radio, permet d'augmenter la sensibilité de l'antenne en réception dans une ou plusieurs directions prédéfinies et de diminuer la sensibilité de cette antenne pour des zones d'interférences ou fortement bruitées. L'utilisation de ce type d'antennes, lors de la transmission d'un signal radio, permet d'augmenter la puissance du signal radio dans une ou plusieurs directions prédéfinies. Ces antennes permettent ainsi de filtrer à l'émission ou à la réception certaines directions prédéfinies. Une émission ou une réception simultanée de données suivant plusieurs directions prédéfinies est donc possible et permet, pour un dispositif récepteur, d'augmenter la probabilité de réception des données et donc d'être plus robuste face au phénomène de masquage. Cependant, plus le nombre de directions de réception simultanée est important, et plus le gain de l'antenne diminue. On connaît, dans l'état de la technique actuelle, plusieurs techniques de configuration d'antenne agiles, telles que présentées dans les demandes de brevet WO2007/095354, US2004/0209579 et US2006/0023669. Ces techniques connues, adaptées aux transmissions à 60GHz, reposent sur l'utilisation d'un protocole de communication entre un dispositif émetteur et un dispositif récepteur d'un réseau de communication pour configurer (ou paramétrer) leurs antennes respectives. Le principe consiste, après avoir testé consécutivement plusieurs configurations prédéterminées en émission et en réception, à sélectionner, parmi ces configurations prédéterminées, la configuration d'antennes pour laquelle la qualité de communication est la meilleure. Néanmoins, un inconvénient de ces techniques connues est que la meilleure configuration d'antennes possible n'est choisie que parmi un nombre limité de configurations prédéterminées. Ainsi, du fait que toutes les possibilités de configurations d'antennes ne sont pas testées, ces techniques ne sont pas optimales. A method of configuring an agile antenna of a receiver device in a wireless communication network, computer program product, storage means and corresponding device. FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of millimeter radio wave antennas, and more particularly so-called agile antennas in wireless communication systems, such as, for example, home wireless communication networks. wire using the 60 GHz radio band. More specifically, the invention relates to a technique of configuring an agile antenna in the context of a multidirectional reception of data by a receiver device. 2. TECHNOLOGICAL BACKGROUND Radio communication systems using millimeter waves around the carrier frequency at 60 GHz are among the most studied at present. Indeed, such communication systems offer a large bandwidth and are particularly well suited for very high speed data flow transmissions, in a limited radius, for example as a means of connectivity between the different elements of a system. home cinema type. In this specific case of use, the range is limited to a maximum of ten meters. On the other hand, the bit rates involved are very high (beyond gigabit per second) due to the nature of both audio and video and the very high resolution of the information transmitted. In addition, it must be taken into account that the use of the 60GHz radio band in the indoor environment implies limitations on the transmission power. These limitations impose, in order to ensure a sufficient level of radio communication quality, without having to transmit to unauthorized powers, the establishment of mechanisms or techniques making it possible to make the best use of the specificities of the communication channel by using transmitter and / or receiver equipment. Among these techniques, so-called agile antennas (also known as smart antennas) are traditionally used in radio communication systems. An agile antenna consists of a network of radiating elements distributed on a given support. Each radiating element of the antenna is electronically controlled in phase and power (or gain) to obtain one or more transmitting beams and / or one or more beams in receivers orientable and more or less narrow. The use of this type of antennas, when receiving a radio signal, makes it possible to increase the sensitivity of the antenna in reception in one or more predefined directions and to reduce the sensitivity of this antenna for zones of interferences or strongly noisy. The use of this type of antenna, when transmitting a radio signal, makes it possible to increase the power of the radio signal in one or more predefined directions. These antennas are used to filter on transmission or reception certain predefined directions. Simultaneous transmission or reception of data according to several predefined directions is therefore possible and makes it possible, for a receiver device, to increase the probability of receiving the data and thus to be more robust with respect to the masking phenomenon. However, the greater the number of simultaneous reception directions, the lower the gain of the antenna. In the state of the art, several agile antenna configuration techniques are known, as presented in patent applications WO2007 / 095354, US2004 / 0209579 and US2006 / 0023669. These known techniques, suitable for transmissions at 60 GHz, rely on the use of a communication protocol between a transmitting device and a receiving device of a communication network to configure (or parameterize) their respective antennas. The principle consists, after having tested consecutively several predetermined configurations in transmission and reception, to select, among these predetermined configurations, the configuration of antennas for which the quality of communication is the best. Nevertheless, a disadvantage of these known techniques is that the best possible antenna configuration is chosen only from a limited number of predetermined configurations. Thus, because not all antenna configuration possibilities are tested, these techniques are not optimal.
Une autre technique pourrait consister à tester de manière exhaustive l'ensemble des configurations possibles d'antenne. Cependant, le temps d'exécution et les ressources en calculs nécessaires à la mise en oeuvre d'une telle technique la rendraient non exploitable. 3. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de fournir une technique de configuration dynamique d'une antenne agile d'un dispositif récepteur permettant d'assurer une réception suffisante de données émises par un dispositif émetteur dans un réseau de communication sans-fil. Another technique could be to exhaustively test all possible antenna configurations. However, the execution time and the computational resources required to implement such a technique would render it unworkable. OBJECTIVES OF THE INVENTION The invention, in at least one embodiment, has the particular objective of overcoming these various disadvantages of the state of the art. More specifically, in at least one embodiment of the invention, one objective is to provide a dynamic configuration technique of an agile antenna of a receiver device for ensuring a sufficient reception of data transmitted by a transmitting device in a wireless communication network.
Autrement dit, un objectif de l'invention est de fournir une technique permettant de paramétrer une antenne agile en réception, de sorte qu'elle soit parfaitement adaptée à la situation de communication entre deux équipements. Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir une telle technique permettant d'optimiser le compromis entre le gain d'antenne et le nombre de directions de réception. Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique permettant de garantir la robustesse des communications face au phénomène de masquage. Un objectif complémentaire d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique qui soit simple à mettre en oeuvre et peu coûteuse. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé de configuration d'une antenne d'un dispositif récepteur dans le cadre d'une communication de données entre un dispositif émetteur et ledit dispositif récepteur dans un réseau de communication sans-fil, le procédé comprenant, pour le dispositif récepteur, des étapes consistant à : a) obtenir un premier ensemble de directions de réception, lesdites directions permettant chacune de recevoir un signal émis par le dispositif émetteur selon une même configuration d'émission ; b) associer, à chaque direction dudit premier ensemble, un niveau de qualité de réception via ladite direction ; c) sélectionner un second ensemble de directions de réception parmi les directions dudit premier ensemble, ledit second ensemble de directions étant tel qu'un niveau estimé de qualité de réception simultanée par combinaison des directions dudit second ensemble est supérieur à un seuil prédéterminé ; d) configurer ladite antenne par accroissement de sensibilité en réception dans les directions dudit second ensemble. Le principe général de l'invention consiste donc à déterminer, à l'aide d'un mécanisme de sélection de directions privilégiées de réception de données, une configuration optimale d'une antenne agile d'un dispositif récepteur lui permettant de recevoir, de manière simultanée et avec une qualité estimée de réception acceptable, des données transmises depuis un dispositif émetteur dans un réseau de communication sans-fil. Ainsi, ce mode de réalisation de l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive consistant à sélectionner un nombre de directions de réception selon un critère de qualité estimée de réception, par le dispositif récepteur, simultanée des données émises par le dispositif émetteur, permettant d'assurer une configuration adaptée de l'antenne agile aux conditions de communication au sein du réseau. Ce critère permet notamment de garantir la robustesse des données face au phénomène de masquage. In other words, an object of the invention is to provide a technique for setting an agile antenna in reception, so that it is perfectly adapted to the communication situation between two devices. At least one embodiment of the invention also aims to provide such a technique to optimize the compromise between the antenna gain and the number of reception directions. Another objective of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique to ensure the robustness of communications against the masking phenomenon. A complementary objective of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique that is simple to implement and inexpensive. SUMMARY OF THE INVENTION In a particular embodiment of the invention, there is provided a method of configuring an antenna of a receiver device in the context of a data communication between a transmitting device and said device. receiver in a wireless communication network, the method comprising, for the receiving device, steps of: a) obtaining a first set of reception directions, said directions each of which receive a signal transmitted by the transmitting device according to a same transmission configuration; b) associating, at each direction of said first set, a reception quality level via said direction; c) selecting a second set of receive directions from the directions of said first set, said second set of directions being such that an estimated level of simultaneous receive quality by combining the directions of said second set is greater than a predetermined threshold; d) configuring said antenna by increasing reception sensitivity in the directions of said second set. The general principle of the invention therefore consists in determining, by means of a mechanism for selecting preferred directions for receiving data, an optimal configuration of an agile antenna of a receiver device enabling it to receive, in a manner simultaneous and with an estimated acceptable reception quality, data transmitted from a transmitting device in a wireless communication network. Thus, this embodiment of the invention is based on a completely new and inventive approach of selecting a number of reception directions according to a criterion of estimated quality of reception, by the receiving device, of the data transmitted by the device simultaneously. transmitter, to ensure a suitable configuration of the agile antenna to the communication conditions within the network. This criterion makes it possible in particular to guarantee the robustness of the data in the face of the masking phenomenon.
Par ailleurs, le fait que la réception de données est effectuée selon des directions sélectionnées permet d'accroître le gain d'antenne par rapport à une réception de données impliquant un nombre de directions plus important que celui sélectionné. La présente invention prévoit ainsi la possibilité d'optimiser le compromis entre le gain d'antenne et le nombre de directions de réception. Moreover, the fact that the reception of data is carried out according to selected directions makes it possible to increase the antenna gain with respect to a reception of data involving a greater number of directions than the one selected. The present invention thus provides the possibility of optimizing the compromise between the antenna gain and the number of reception directions.
La qualité en termes de communication de données entre le dispositif récepteur et le dispositif émetteur s'en trouve donc fortement améliorée. De façon avantageuse, ledit niveau de qualité de réception associé à chaque direction dudit premier ensemble est une valeur de taux d'erreur binaire (BER) relative à une réception d'au moins un paquet de données par le noeud récepteur via ladite direction, et ledit niveau estimé de qualité de réception simultanée est déterminé à partir de l'équation suivante : BERtot =1-(1-II(1-(1-BER. vk\ i=1 l avec : BERtot : ledit niveau estimé de qualité de réception simultanée ; BER; : la valeur de taux d'erreur binaire associé à la direction d'indice i dudit second ensemble ; N: le nombre de directions dudit second ensemble ; k : le nombre de bits dudit au moins un paquet de données reçu par le dispositif récepteur via ladite direction d'indice i. Ainsi, l'information de qualité de réception, en fonction de laquelle la sélection de directions de réception de données est faite, prend en compte une estimation des pertes de données liées au phénomène de masquage ou au phénomène d'interférences. Avantageusement, ladite étape consistant à obtenir un premier ensemble de directions comprend une étape consistant à, pour le dispositif récepteur : - balayer en réception un secteur angulaire prédéterminé de l'antenne (200) par utilisation d'au moins une configuration prédéfinie d'antenne, afin d'obtenir les directions dudit premier ensemble ; de plus, ladite étape consistant à associer un niveau de qualité de réception comprend des étapes consistant à : - déterminer une première valeur de taux d'erreur binaire pour chaque direction dudit premier ensemble ; - adapter chaque dite première valeur de taux d'erreur binaire en fonction de ladite au moins une configuration prédéfinie d'antenne. Ce facteur d'atténuation permet d'apporter une pondération à chaque valeur de taux d'erreur binaire afin de prendre en compte, pour la configuration finale de l'antenne, l'influence du paramétrage d'antenne (comme par exemple le gain) sur la mesure de qualité de signal en réception. On optimise ainsi la configuration de l'antenne agile. Selon une caractéristique avantageuse, ladite étape consistant à sélectionner un second ensemble de directions est précédée d'une étape consistant à effectuer un classement des directions dudit premier ensemble selon un ordre croissant des niveaux de qualité de réception qui leur sont chacune associés, et ladite étape consistant à sélectionner un second ensemble de directions est effectuée selon le classement effectué. Un tel classement permet ainsi de diminuer le temps de calculs. De façon préférentielle, ladite étape consistant à configurer l'antenne du dispositif récepteur est effectuée à l'aide de coefficients complexes définis selon l'équation suivante : W = V.A.(AH .A)1 avec : W : un vecteur de coefficients complexes de l'antenne ; V : un vecteur représentatif des directions dudit second ensemble ; A : une matrice (MxM) de l'antenne dont un élément (i, k) est défini selon l'équation suivante : A(i,k) = exp( j(k û M)Jrsin(Oi)) avec : M : un nombre d'éléments rayonnants de l'antenne ; 6; : un angle d'orientation d'antenne pour une direction d'indice i (1 < i < M) ; et1<k<M. L'application de ces coefficients complexes à une antenne de type agile permet de procéder à une configuration dynamique adaptée à l'état des communications (masquages, interférences...), par accroissement de la sensibilité dans les directions sélectionnées et par diminution de la sensibilité dans les autres directions (non-sélectionnées). Elle permet donc une réception simultanée aisée sur plusieurs directions. Selon une caractéristique préférentielle, ladite étape consistant à configurer l'antenne du dispositif récepteur est suivie d'une étape d'établissement d'une communication principale de données entre le dispositif émetteur et le dispositif récepteur, ladite communication principale ayant un niveau de qualité de réception effectif ; de plus, le procédé comprend les étapes consistant à : - vérifier que le niveau de qualité de réception effectif est supérieur audit seuil prédéterminé ; - en cas de vérification négative, réitérer les étapes a), b), c) et d) du procédé de configuration. The quality in terms of data communication between the receiving device and the transmitting device is therefore greatly improved. Advantageously, said reception quality level associated with each direction of said first set is a bit error rate (BER) value relating to a reception of at least one data packet by the receiving node via said direction, and said estimated level of simultaneous reception quality is determined from the following equation: BERtot = 1- (1-II (1- (1-BER .vk1 = 1) with: BERtot: said estimated level of quality of simultaneous reception; BER;: the bit error rate value associated with the index direction i of said second set; N: the number of directions of said second set; k: the number of bits of said at least one data packet received. by the receiving device via said direction of index I. Thus, the reception quality information, according to which the selection of data reception directions is made, takes into account an estimate of the data losses related to the phenomenon of reception. masking or Advantageously, said step of obtaining a first set of directions comprises a step of, for the receiving device: - scanning in reception a predetermined angular sector of the antenna (200) by use of at least a predefined antenna configuration, in order to obtain the directions of said first set; further, said step of associating a reception quality level comprises steps of: - determining a first bit error rate value for each direction of said first set; adapting each said first bit error rate value according to said at least one predefined antenna configuration. This attenuation factor makes it possible to weight each bit error rate value in order to take into account, for the final configuration of the antenna, the influence of the antenna parameterization (such as, for example, gain). on the signal quality measurement in reception. This optimizes the configuration of the agile antenna. According to an advantageous characteristic, said step of selecting a second set of directions is preceded by a step consisting in ranking the directions of said first set in an increasing order of reception quality levels which are each associated with them, and said step selecting a second set of directions is performed according to the classification performed. Such a classification thus makes it possible to reduce the calculation time. Preferably, said step of configuring the antenna of the receiver device is performed using complex coefficients defined according to the following equation: W = VA (AH .A) 1 with: W: a vector of complex coefficients of the antenna; V: a representative vector of the directions of said second set; A: a matrix (MxM) of the antenna of which one element (i, k) is defined according to the following equation: A (i, k) = exp (j (k - M) Jrsin (Oi)) with: M : a number of radiating elements of the antenna; 6; : an antenna orientation angle for a direction of index i (1 <i <M); and1 <k <M. The application of these complex coefficients to an agile-type antenna makes it possible to carry out a dynamic configuration adapted to the state of the communications (masking, interferences, etc.), by increasing the sensitivity in the selected directions and by decreasing the sensitivity. sensitivity in other directions (not selected). It allows easy simultaneous reception on several directions. According to a preferred feature, said step of configuring the antenna of the receiver device is followed by a step of establishing a main data communication between the transmitting device and the receiving device, said main communication having a quality level of actual reception; in addition, the method comprises the steps of: - verifying that the actual reception quality level is above said predetermined threshold; - in case of negative verification, repeat steps a), b), c) and d) of the configuration process.
En cas de changement intervenu depuis la dernière estimation de qualité de transmission associée à la combinaison des directions sélectionnés, on peut donc apporter une correction à cette estimation. On évite par ailleurs d'effectuer, de manière intempestive, cette estimation de qualité de transmission (dans le cas par exemple où les conditions de transmission restent inchangées). Préférentiellement, le réseau de communication étant de type à accès partagé par intervalles de temps, en cas de vérification négative : - ladite étape consistant à réitérer l'étape a) du procédé de configuration est effectuée dans un intervalle de temps associé à une communication secondaire distincte de la communication principale ; - la configuration obtenue à partir de la communication secondaire, par réitération de l'étape d) du procédé de configuration, est appliquée pendant un intervalle de temps associé à la communication principale. If there has been a change since the last transmission quality estimate associated with the combination of the selected directions, a correction can be made to this estimate. In addition, this transmission quality estimate is inadvertently omitted (in the case, for example, where the transmission conditions remain unchanged). Preferably, the communication network being of the time-shared access type, in the case of a negative verification: said step of repeating step a) of the configuration method is performed in a time interval associated with a secondary communication distinct from the main communication; the configuration obtained from the secondary communication, by repetition of step d) of the configuration method, is applied during a time interval associated with the main communication.
Ainsi, la communication principale reste active tout en étant le moins possible sujette au masquage. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur. Ce produit programme d'ordinateur comprend des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un moyen de stockage lisible par ordinateur, éventuellement totalement ou partiellement amovible, stockant un programme d'ordinateur comprenant un jeu d'instructions exécutables par un ordinateur pour mettre en oeuvre le procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation). Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif de configuration d'une antenne d'un dispositif récepteur dans le cadre d'une communication de données entre un dispositif émetteur et ledit dispositif récepteur dans un réseau de communication sans-fil, le dispositif de configuration comprenant, pour le dispositif récepteur : - des moyens d'obtention d'un premier ensemble de directions de réception, lesdites directions permettant chacune de recevoir un signal émis par le dispositif émetteur selon une même configuration d'émission ; - des moyens d'association, à chaque direction dudit premier ensemble, d'un niveau de qualité de réception via ladite direction ; - des moyens de sélection d'un second ensemble de directions de réception parmi les directions dudit premier ensemble, ledit second ensemble de directions étant tel qu'un niveau estimé de qualité de réception simultanée par combinaison des directions dudit second ensemble est supérieur à un seuil prédéterminé ; - des moyens de configuration de ladite antenne par accroissement de sensibilité en réception dans les directions dudit second ensemble. Il convient de noter que tout ou partie des moyens listés ci-dessus, y compris les moyens de configuration, peuvent être soit compris dans le dispositif récepteur, soit séparés du dispositif récepteur (tel que par exemple compris dans un dispositif central distinct des dispositifs émetteur et récepteur du réseau). Dans le second cas, on entend par moyens de configuration des moyens permettant de fournir au dispositif récepteur des paramètres lui permettant de configurer son antenne agile pour recevoir les données du dispositif émetteur. De façon avantageuse, ledit niveau de qualité de réception associé à chaque direction dudit premier ensemble est une valeur de taux d'erreur binaire (BER) relative à une réception d'au moins un paquet de données par le noeud récepteur via ladite direction, et ledit niveau estimé de qualité de réception simultanée est déterminé à partir de l'équation suivante : N 1/k BERÇt =1û 1ûfû(1ûBER, Y)) avec : BERtot : ledit niveau estimé de qualité de réception simultanée ; BER; : la valeur de taux d'erreur binaire associé à la direction d'indice i dudit second ensemble ; N: le nombre de directions dudit second ensemble ; k : le nombre de bits dudit au moins un paquet de données reçu par le dispositif récepteur via ladite direction d'indice i. Avantageusement, lesdits moyens d'obtention d'un premier ensemble de directions comprennent, pour le dispositif récepteur : - des moyens de balayage en réception d'un secteur angulaire prédéterminé de l'antenne par utilisation d'au moins une configuration prédéfinie d'antenne, afin d'obtenir les directions dudit premier ensemble ; et lesdits moyens d'association d'un niveau de qualité de réception comprennent : - des moyens de détermination d'une première valeur de taux d'erreur binaire pour chaque direction dudit premier ensemble ; - des moyens d'adaptation de chaque dite première valeur de taux d'erreur binaire en fonction de ladite au moins une configuration prédéfinie d'antenne. Selon une caractéristique avantageuse, le dispositif de configuration comprend des moyens de classement des directions dudit premier ensemble selon un ordre croissant des niveaux de qualité de réception qui leur sont chacune associés, et lesdits moyens de sélection d'un second ensemble tiennent compte du classement des directions dudit premier ensemble. De façon préférentielle, lesdits moyens de configuration de ladite antenne tiennent compte des coefficients complexes définis selon l'équation suivante : W = V.A.(AH.41 avec : W : un vecteur de coefficients complexes de l'antenne ; V : un vecteur représentatif des directions dudit second ensemble ; A : une matrice (MxM) de l'antenne dont un élément (i, k) est défini selon l'équation suivante : A(i,k) = exp( j(k - M)n-sin(Oi)) avec : M : un nombre d'éléments rayonnants de l'antenne ; 6; : un angle d'orientation d'antenne pour une direction d'indice i (1 < i < M) ; et1<k<M. Selon une caractéristique préférentielle, le dispositif de configuration comprend des moyens de vérification qu'un niveau de qualité de réception effectif d'une communication principale de données, entre le dispositif émetteur et le dispositif récepteur, établie après la configuration de l'antenne, est supérieur audit seuil prédéterminé, et ce qu'en cas de vérification négative, lesdits moyens d'obtention, moyens d'association, moyens de sélection, et moyens de configuration sont activés de nouveau. Thus, the main communication remains active while being as little as possible subject to masking. In another embodiment, the invention relates to a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor. This computer program product includes program code instructions for carrying out the aforesaid method (in any one of its various embodiments), when said program is run on a computer. In another embodiment, the invention relates to a computer readable storage means, possibly totally or partially removable, storing a computer program comprising a set of instructions executable by a computer to implement the aforementioned method (in any of its different embodiments). In another embodiment, the invention relates to a device for configuring an antenna of a receiver device in the context of a data communication between a transmitting device and said receiving device in a wireless communication network, the configuration device comprising, for the receiver device: means for obtaining a first set of reception directions, said directions each making it possible to receive a signal transmitted by the transmitting device according to the same transmission configuration; means for associating, at each direction of said first set, a reception quality level via said direction; means for selecting a second set of reception directions from the directions of said first set, said second set of directions being such that an estimated level of simultaneous reception quality by combining the directions of said second set is greater than a threshold predetermined; means for configuring said antenna by increasing reception sensitivity in the directions of said second set. It should be noted that all or part of the means listed above, including the configuration means, may be either included in the receiving device, or separated from the receiving device (as for example included in a central device separate from the transmitter devices and network receiver). In the second case, the means of configuration means means for providing the receiving device with parameters enabling it to configure its agile antenna to receive the data of the transmitting device. Advantageously, said reception quality level associated with each direction of said first set is a bit error rate (BER) value relating to a reception of at least one data packet by the receiving node via said direction, and said estimated level of simultaneous reception quality is determined from the following equation: ## EQU1 ## where: BERtot: said estimated level of simultaneous reception quality; BER; : the bit error rate value associated with the index direction i of said second set; N: the number of directions of said second set; k: the number of bits of said at least one data packet received by the receiving device via said direction of index i. Advantageously, said means for obtaining a first set of directions comprise, for the receiving device: scanning means in reception of a predetermined angular sector of the antenna by using at least one predefined antenna configuration in order to obtain the directions of said first set; and said means for associating a reception quality level comprises: - means for determining a first bit error rate value for each direction of said first set; means for adapting each said first bit error rate value as a function of said at least one predefined antenna configuration. According to an advantageous characteristic, the configuration device comprises means for classifying the directions of said first set according to an increasing order of reception quality levels which are each associated with them, and said means for selecting a second set take into account the classification of the directions of said first set. Preferably, said configuration means of said antenna take into account the complex coefficients defined according to the following equation: W = VA (AH.41 with: W: a vector of complex coefficients of the antenna; V: a vector representative of directions of said second set; A: a matrix (MxM) of the antenna of which one element (i, k) is defined according to the following equation: A (i, k) = exp (j (k-M) n-sin (Oi)) with: M: a number of radiating elements of the antenna; 6;: an antenna orientation angle for a direction of index i (1 <i <M); and1 <k <M According to a preferred feature, the configuration device comprises means for verifying that an effective reception quality level of a main data communication, between the transmitting device and the receiving device, established after the configuration of the antenna, is greater than said predetermined threshold, and in case of negative verification, said yens of obtaining, means of association, means of selection, and means of configuration are activated again.
Préférentiellement, le réseau de communication étant de type à accès partagé par intervalles de temps, en cas de vérification négative : - lesdits moyens d'obtention d'un premier ensemble de directions sont activés pendant un intervalle de temps associé à une communication secondaire distincte de la communication principale ; - la configuration obtenue à partir de la communication secondaire, par réactivation des moyens de configuration, est appliquée pendant un intervalle de temps associé à la communication principale. 5. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 20 la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 présente un exemple de système de communication sans-fil à réceptions multiples selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 2 schématise le principe d'une antenne agile d'un dispositif de communication selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 3 représente un schéma bloc fonctionnel d'un dispositif de communication selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 4 présente un organigramme d'un algorithme de calcul de coefficients complexes d'une antenne agile selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; 25 30 - la figure 5 présente un organigramme d'un algorithme de détermination d'un ensemble de directions de réception de données par une antenne agile selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 6 présente un organigramme d'un algorithme de détermination d'un sous-ensemble de directions de réception de données par une antenne agile selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 7 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé de configuration selon l'invention. 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique. La figure 1 décrit un exemple d'un système de communication 100 sans-fil à réceptions multiples selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Il s'agit d'un système de communication 100 composé d'un dispositif émetteur 101 (aussi appelé source), d'un dispositif récepteur 102 (aussi appelé destinataire) et de quatre objets réflecteurs 103, 104, 105 et 106. À titre d'exemple illustratif, ces objets réflecteurs peuvent représenter les murs d'une pièce dans laquelle sont disposés les dispositifs émetteur 101 et récepteur 102. Autour de la fréquence 60GHz, on considère que ces objets réflecteurs 103, 104, 105 et 106 présentent une forte capacité de réflexion aux ondes radio émises par le dispositif émetteur 101. De ce fait, par réflexion du signal radio sur ces objets, des chemins de communication (ou canaux de communication) 107, 108, 109 et 110 existent entre le dispositif émetteur 101 et le dispositif récepteur 102. Le dispositif récepteur 102 peut alors recevoir un signal radio émis par le dispositif émetteur 101 indirectement, c'est-à-dire en faisant intervenir un objet réflecteur (aussi appelé relais) qui met en oeuvre un relais des données par réflexion du signal radio. Dans ce cas, on dit que les deux dispositifs communiquent en non-ligne de vue (NLOS ou Non Line Of Sight , en anglais) ou de manière non-alignée. Ce type de relais par réflexion est dit passif . D'autres objets, présentant des capacités réfléchissantes à ces fréquences radio, peuvent également faire l'objet d'un relais de données, tel qu'une plaque ou une barre métallique par exemple. Preferably, the communication network being of the time-shared access type, in the case of a negative verification: said means for obtaining a first set of directions are activated during a time interval associated with a separate secondary communication of the main communication; the configuration obtained from the secondary communication, by reactivation of the configuration means, is applied during a time interval associated with the main communication. 5. LIST OF FIGURES Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description, given by way of indicative and nonlimiting example, and the appended drawings, in which: FIG. example of wireless communication system with multiple receptions according to a particular embodiment of the invention; FIG. 2 schematizes the principle of an agile antenna of a communication device according to a particular embodiment of the invention; FIG. 3 represents a block diagram of a communication device according to a particular embodiment of the invention; FIG. 4 presents a flowchart of an algorithm for calculating complex coefficients of an agile antenna according to one particular embodiment of the invention; FIG. 5 presents a flowchart of an algorithm for determining a set of directions for receiving data by an agile antenna according to a particular embodiment of the invention; FIG. 6 presents a flowchart of an algorithm for determining a subset of data reception directions by an agile antenna according to a particular embodiment of the invention; FIG. 7 presents a flowchart of a particular embodiment of the configuration method according to the invention. 6. DETAILED DESCRIPTION In all the figures of this document, the elements and identical steps are designated by the same numerical reference. FIG. 1 depicts an example of a wireless communication system 100 with multiple receptions according to a particular embodiment of the invention. It is a communication system 100 composed of a transmitting device 101 (also called a source), a receiving device 102 (also called recipient) and four reflecting objects 103, 104, 105 and 106. illustrative example, these reflective objects may represent the walls of a room in which are disposed the transmitter devices 101 and receiver 102. Around the 60GHz frequency, it is considered that these reflective objects 103, 104, 105 and 106 have a strong reflection capacity to radio waves transmitted by the transmitter device 101. Therefore, by reflection of the radio signal on these objects, communication paths (or communication channels) 107, 108, 109 and 110 exist between the transmitter device 101 and the receiver device 102. The receiver device 102 can then receive a radio signal transmitted by the transmitter device 101 indirectly, that is to say by involving a reflective object (also called relay) which implements a relay of the data by reflection of the radio signal. In this case, it is said that the two devices communicate in non-line of sight (NLOS or non-line of sight, in English) or in a non-aligned way. This type of relay by reflection is said to be passive. Other objects, having reflective capabilities at these radio frequencies, can also be the subject of a data relay, such as a plate or a metal bar for example.
Un autre chemin de communication 111, ne faisant intervenir cette fois-ci aucun objet réflecteur, permet au dispositif récepteur 102 de recevoir directement le signal radio en provenance du dispositif émetteur 101. Dans ce cas, on dit que les deux dispositifs communiquent en ligne de vue (LOS ou Line Of Sight , en anglais) ou de manière alignée. Il convient de noter que le dispositif récepteur 102 reçoit l'ensemble des signaux radio quasi-simultanément au niveau de son antenne agile. En effet, l'écart temporel entre les différents instants d'arrivée des signaux radio au niveau du dispositif récepteur 102 est considéré comme négligeable, du fait du faible temps de propagation des ondes radio. En outre, l'émission par le dispositif émetteur 101 s'effectue selon une configuration quasi-omnidirectionnelle d'antenne (c'est-à-dire avec un angle de rayonnement large), donnant au dispositif récepteur une probabilité plus élevée de recevoir les données émises. La réception par le dispositif récepteur 102 s'effectue selon une configuration multidirectionnelle d'antenne ou à faisceau complexe (multiples angles de réception), aussi appelée configuration hybride d'antenne, se situant entre la configuration quasi-omnidirectionnelle d'antenne (angle de rayonnement large) et la configuration directive d'antenne (angle de réception, ou de sensibilité, étroit). Cette configuration d'antenne se caractérise notamment par une réception simultanée (ou quasi-simultanée) de données selon plusieurs directions d'antenne avec faisceaux étroits. Elle permet donc la réception de manière simultanée par le dispositif récepteur 102 de plusieurs copies issues d'une transmission d'un même paquet de données (directement transmis via le chemin 111 ou relayé via les chemins 107, 108, 109 et 110) en provenance du dispositif émetteur 101. Another communication path 111, this time involving no reflective object, allows the receiving device 102 to directly receive the radio signal from the transmitting device 101. In this case, it is said that the two devices communicate in line with each other. view (LOS or Line Of Sight, in English) or in an aligned way. It should be noted that the receiver device 102 receives all the radio signals almost simultaneously at its agile antenna. Indeed, the time difference between the different arrival times of the radio signals at the receiver device 102 is considered negligible, because of the low propagation time of the radio waves. Further, the transmitting device 101 transmits in a quasi-omnidirectional antenna pattern (i.e. with a wide radiation angle), giving the receiving device a higher probability of receiving the data issued. Receiving by the receiving device 102 takes place in a multidirectional antenna or complex beam (multiple receiving angles) configuration, also referred to as a hybrid antenna configuration, lying between the quasi-omnidirectional antenna pattern (angle of attack). wide radiation) and the antenna pattern (reception angle, or sensitivity, narrow). This antenna configuration is characterized in particular by simultaneous (or almost simultaneous) reception of data in several antenna directions with narrow beams. It therefore allows simultaneous reception by the receiver device 102 of several copies resulting from a transmission of the same data packet (directly transmitted via the path 111 or relayed via the paths 107, 108, 109 and 110) from the transmitting device 101.
On présente maintenant, en relation avec la figure 2, un schéma de principe d'une antenne agile d'un dispositif de communication selon un mode de réalisation particulier de l'invention. L'antenne agile représentée sur la figure 2 ne contient que quatre éléments rayonnants. Le nombre d'éléments rayonnants représentés est volontairement limité, à titre de descriptif purement pédagogique, de manière à ne pas surcharger la figure et la description associée. Afin d'obtenir des faisceaux étroits (de l'ordre de quelques degrés) un nombre plus important d'éléments rayonnants est nécessaire. Par exemple, huit éléments fourniraient une bonne flexibilité de configuration de l'antenne pour des applications comme celles précédemment mentionnées. La figure 2 présente une antenne linéaire 200 destinée à la réception de signaux radio selon plusieurs directions, chacune de ces directions étant sélectionnée à l'aide d'un jeu de coefficients complexes 205 (Wl, W2, W3, W4) applicable par l'antenne 200. Ce jeu de coefficients complexes 205 permet, en agissant sur la sensibilité de l'antenne 200 en réception, d'atténuer le signal radio dans les directions non désirées (diminution de la sensibilité), par exemple pour des zones d'interférences ou de masquage, et de l'amplifier dans les directions désirées (augmentation de la sensibilité). L'antenne agile 200 comprend plus précisément quatre éléments rayonnants 201, 202, 203 et 204 sensibles aux ondes radio. Le temps de parcours d'un signal radio issu d'une source d'émission étant différent pour atteindre chacun des éléments rayonnants 201, 202, 203 et 204 de l'antenne 200, le signal radio reçu au niveau de chaque élément rayonnant présente donc un déphasage. Ce déphasage permet, grâce à un jeu de coefficients adapté, de sélectionner une ou plusieurs directions de réception souhaitées. Le signal reçu par chaque élément rayonnant 204, 203, 202 et 201 est multiplié respectivement par les coefficients complexes W1, W2, W3, W4 (à l'aide de respectivement multiplicateurs 209, 208, 207, 206). Puis, l'ensemble des signaux issus des multiplicateurs 209, 208, 207, 206 sont additionnés à l'aide d'un additionneur 210. Le signal obtenu en sortie de l'additionneur 210 correspond à l'ensemble des données reçues simultanément (ou quasi-simultanément) par l'antenne suivant la ou les directions sélectionnées en fonction du jeu de coefficients complexes. La figure 3 représente un schéma bloc fonctionnel d'un dispositif de communication 300 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Le dispositif de communication 300 comprend les éléments suivants : - un bloc de mémoire d'exécution RAM 330 (pour en anglais Read Access Memory ) ; - un bloc de mémoire non-volatile ROM 340 (pour en anglais Read Only Memory ) ; 5 10 15 20 25 30 - une unité de calcul 360 ou unité CPU (pour Central Processing Unit ) dont la capacité peut être étendue par une mémoire vive optionnelle connectée à un port d'expansion (non illustré sur la figure 3) ; - un bloc émetteur/récepteur d'ondes radio 350 (noté RF T pour Radio-Frequency Transceiver en anglais) permettant l'émission et la réception de données via le medium de transmission. Ce module 350 comprend également l'antenne agile 200 ; - un bloc de traitement 310 qui communique avec l'unité CPU 360 et le bloc émetteur/récepteur d'ondes radio 350 ; Par ailleurs, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le bloc de traitement 310 du dispositif de communication 300 comprend notamment : - un module d'interface CPU IF 311 (noté IF pour InterFace ) qui correspond à l'interface entre l'unité CPU 360 et la partie bande de base ( Baseband en anglais). Le module CPU IF 311 gère notamment les échanges de données entre les différents blocs du module de traitement 310 (ci-après détaillés) et le CPU 360 ; - une mémoire 312 (notée DM pour Data Memory ) pour le stockage des données, notamment pour le stockage des coefficients complexes lors de l'exécution du procédé global illustré plus loin en relation avec la figure 7 ; - un codeur 317 et un décodeur 318 par exemple de type Reed-Solomon ; - un module de réception 315 de paquets de données et un module d'émission 316 de paquets de données ; - un estimateur 314 de taux d'erreur binaire (noté BER pour Bit Error Rate ) qui détermine, à partir d'une information représentative du rapport signal à bruit (qualité de transmission) ou SNR (pour Signal to Noise Ratio) et d'un abaque liant le SNR au taux d'erreur binaire, le taux d'erreur binaire correspondant à la transmission d'un paquet de données depuis le dispositif émetteur 101 jusqu'au dispositif récepteur 102. Une technique présentée dans la demande de brevet US 2002/0041640 Al propose d'effectuer une estimation du bruit du canal de transmission, noté B. Cette estimation est obtenue en accumulant les mesures de la déviation de la puissance de chaque symbole reçu par rapport à une valeur théorique. Cette dernière correspond à la puissance du symbole qui a la distance la plus petite par rapport au symbole reçu. Le résultat est divisé par le nombre de symboles considérés. Ceci correspond à l'application du critère du maximum de vraisemblance qui assimile un symbole reçu à son plus proche voisin en termes de distance. La formule (1) ainsi obtenue est la suivante : k rr 2 min;L(S; û S;) J B = `=1 k (1) A schematic diagram of an agile antenna of a communication device according to a particular embodiment of the invention will now be presented with reference to FIG. The agile antenna shown in Figure 2 contains only four radiating elements. The number of radiating elements represented is deliberately limited, as a purely educational description, so as not to overload the figure and the associated description. In order to obtain narrow beams (of the order of a few degrees) a larger number of radiating elements is necessary. For example, eight elements would provide good antenna configuration flexibility for applications such as those previously mentioned. FIG. 2 shows a linear antenna 200 for receiving radio signals in several directions, each of these directions being selected using a set of complex coefficients 205 (W1, W2, W3, W4) applicable by the antenna 200. This set of complex coefficients 205 makes it possible, by acting on the sensitivity of the antenna 200 in reception, to attenuate the radio signal in the undesired directions (decrease of the sensitivity), for example for zones of interference or masking, and amplify it in the desired directions (increased sensitivity). The agile antenna 200 more precisely comprises four radio-sensitive radiating elements 201, 202, 203 and 204. The travel time of a radio signal from a source of emission being different to reach each of the radiating elements 201, 202, 203 and 204 of the antenna 200, the radio signal received at each radiating element therefore has a phase shift. This phase shift makes it possible, thanks to a suitable set of coefficients, to select one or more desired reception directions. The signal received by each radiating element 204, 203, 202 and 201 is multiplied respectively by the complex coefficients W1, W2, W3, W4 (with the aid of respectively multipliers 209, 208, 207, 206). Then, all the signals from the multipliers 209, 208, 207, 206 are added using an adder 210. The signal obtained at the output of the adder 210 corresponds to all the data received simultaneously (or almost simultaneously) by the antenna according to the selected direction or directions depending on the set of complex coefficients. FIG. 3 represents a functional block diagram of a communication device 300 according to a particular embodiment of the invention. The communication device 300 comprises the following elements: a block of execution memory RAM 330 (for English Read Access Memory); a ROM 340 non-volatile memory block (for English Read Only Memory); A computing unit 360 or CPU (for Central Processing Unit) whose capacity can be extended by an optional RAM connected to an expansion port (not shown in FIG. 3); a radio wave transmitter / receiver block 350 (denoted RF T for Radio-Frequency Transceiver in English) allowing transmission and reception of data via the transmission medium. This module 350 also includes the agile antenna 200; a processing block 310 which communicates with the CPU 360 and the radio wave transmitter / receiver unit 350; Furthermore, according to a particular embodiment of the invention, the processing block 310 of the communication device 300 comprises in particular: a CPU IF interface module 311 (denoted IF for InterFace) which corresponds to the interface between the CPU 360 and baseband portion (Baseband in English). The CPU IF 311 manages in particular the data exchanges between the different blocks of the processing module 310 (hereinafter detailed) and the CPU 360; a memory 312 (denoted DM for Data Memory) for storing the data, in particular for storing the complex coefficients during the execution of the overall method illustrated below in relation to FIG. 7; an encoder 317 and a decoder 318, for example of the Reed-Solomon type; a reception module 315 of data packets and a transmission module 316 of data packets; a bit error rate estimator 314 (written BER for Bit Error Rate) which determines, based on information representative of the signal-to-noise ratio (transmission quality) or SNR (for Signal to Noise Ratio) and of an abacus linking the SNR to the bit error rate, the bit error rate corresponding to the transmission of a data packet from the transmitting device 101 to the receiving device 102. A technique presented in the US 2002 patent application / 0041640 Al proposes to make an estimation of the noise of the transmission channel, denoted B. This estimate is obtained by accumulating the measurements of the deviation of the power of each received symbol with respect to a theoretical value. The latter corresponds to the power of the symbol which has the smallest distance from the received symbol. The result is divided by the number of symbols considered. This corresponds to the application of the maximum likelihood criterion which equates a received symbol with its nearest neighbor in terms of distance. The formula (1) thus obtained is the following: k rr 2 min; L (S; û S;) J B = `= 1 k (1)
avec i : un entier ; k : le nombre de symboles par paquet de données ; min : la plus petite distance euclidienne entre un symbole reçu et un point théorique de la constellation de la modulation ; Si* : la position du symbole reçu ; et Si : la position du symbole théorique. Lorsque le calcul du bruit du canal après réception d'un paquet de données a été effectué, le rapport signal sur bruit SNR peut être estimé en divisant la puissance moyenne par symbole sur la puissance du bruit calculée suivant l'équation (1) précédente. La formule (2) donnant le rapport signal à bruit SNR d'un paquet de données s'écrit comme suit : k 1(S.)2 SNR = `='B.k (2) Le rapport signal à bruit SNR peut être mesuré au niveau radio, par exemple avec une mesure de RSSI (pour Received Signal Strength Indication en anglais), ou bien au niveau de la modulation, pour chaque paquet de données reçu. - un contrôleur 313 de configuration d'antenne qui exécute les étapes des algorithmes ci-après décrit en relation avec les figures 4 à 7. Le contrôleur 313 25 regroupe: 10 15 20 * un module 319 de sélection d'un ensemble (ou groupe) de directions (exécutant l'algorithme 500 décrit ci-après en relation avec la figure 5) ; * un module 320 d'estimation de taux d'erreur binaire global (exécutant partiellement l'algorithme 600 (notamment l'étape 606) décrit ci-après en relation avec la figure 6) ; * un module 321 de sélection d'un sous-ensemble (ou sous-groupe) de directions (exécutant partiellement l'algorithme 600 (en collaboration avec le module 320) décrit ci-après en relation avec la figure 6); * un module 322 de détermination de coefficients complexes d'antenne (exécutant l'algorithme 400 décrit ci-après en relation avec la figure 4); et * un module 323 de gestion d'intervalle de temps (exécutant l'algorithme 700 décrit ci-après en relation avec la figure 7) nécessaire au procédé de configuration de l'invention. Il comprend un temporisateur qui permet de gérer la transition entre un premier intervalle de temps, pendant lequel les coefficients complexes à appliquer à l'antenne sont déterminés, et un second intervalle de temps, pendant lequel les coefficients complexes précédemment déterminés sont effectivement appliqués à l'antenne. Inversement, il permet de gérer la transition du second intervalle de temps au premier intervalle pour mettre à jour la valeur des coefficients complexes dans le cas d'un changement des conditions de transmission. On présente maintenant, en relation avec la figure 4, un organigramme 400 d'un algorithme de détermination de coefficients complexes d'antenne, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Cet algorithme illustre, plus particulièrement, les différentes étapes nécessaires au calcul des coefficients complexes à appliquer à l'antenne agile à partir de directions de réception souhaitées. Un vecteur de coefficients, noté W, qui contient les coefficients complexes de l'antenne, peut être obtenu à partir d'une multiplication matricielle et d'un vecteur de directions souhaitées. L'étape 401 consiste à initialiser le calcul de coefficients d'antenne. Dans une étape 402, le dispositif récepteur récupère un ensemble de directions de réception stockées dans la mémoire ROM 340 et obtient un vecteur V de directions correspondant aux directions de réception souhaitées. Ces directions étant telles qu'elles permettent chacune, au dispositif récepteur 102, de recevoir une copie (ou exemplaire) d'un même paquet de données envoyé par le dispositif émetteur 101. Dans une étape 403, le dispositif récepteur 102 détermine le vecteur W de coefficients d'antenne correspondant aux coefficients complexes à appliquer à chaque élément rayonnant de l'antenne agile, à l'aide de la formule suivante : W =V.A.(AH.A) 1(3) avec : V : le vecteur de directions de réception de données ; A : la matrice carrée (MxM) de l'antenne agile (qui est une antenne linéaire dans cet exemple, voir figure 2) dont l'élément (i, k) est défini par l'équation suivante : A(i,k) = exp(j(k - M)zsin(O )) (4) avec i défini tel que 1 < i < M et k tel que 1 < k < M, M étant le nombre d'éléments rayonnants de l'antenne agile. À titre d'exemple illustratif, le vecteur V de directions peut s'écrire, avec N = 5, N étant le nombre de directions de réception sélectionnées : V = (1,0,0,0,0) Dans cet exemple, le vecteur de directions annule toutes les directions sauf la première direction qui correspond à l'angle d'orientation d'antenne O défini par rapport à un axe de référence donné. La matrice A de l'antenne agile peut également être stockée dans la mémoire ROM 340 du dispositif récepteur 102. La figure 5 présente un organigramme 500 d'un algorithme de détermination d'un ensemble de directions de réception de données par une antenne agile selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Cette méthode consiste à déterminer un ensemble de directions, parmi K directions possibles que permette une antenne agile comprenant M éléments rayonnants. Après avoir initialisé l'algorithme de détermination à l'étape 501, le dispositif récepteur 102 procède à un balayage d'antenne en réception dans un secteur angulaire prédéterminé. Ce secteur angulaire est obtenu en utilisant une configuration prédéfinie de l'antenne en fonction des K directions possibles, stockées dans la mémoire ROM 340. with i: an integer; k: the number of symbols per data packet; min: the smallest Euclidean distance between a received symbol and a theoretical point of the constellation of modulation; If *: the position of the received symbol; and Si: the position of the theoretical symbol. When calculating the noise of the channel after receiving a data packet has been performed, the signal-to-noise ratio SNR can be estimated by dividing the average power per symbol over the noise power calculated according to the preceding equation (1). The formula (2) giving the signal-to-noise ratio SNR of a data packet is written as follows: k 1 (S.) 2 SNR = `= 'Bk (2) The signal-to-noise ratio SNR can be measured at radio level, for example with a measure of RSSI (for Received Signal Strength Indication in English), or at the level of modulation, for each data packet received. an antenna configuration controller 313 which executes the steps of the algorithms described below with reference to FIGS. 4 to 7. The controller 313 gathers: a module 319 for selecting a set (or group) ) directions (executing the algorithm 500 described below in connection with Figure 5); a global bit error rate estimation module 320 (partially executing the algorithm 600 (in particular step 606) described hereinafter with reference to FIG. 6); a module 321 for selecting a subset (or subgroup) of directions (partially executing the algorithm 600 (in collaboration with the module 320) described hereinafter with reference to FIG. 6); a module 322 for determining complex antenna coefficients (executing the algorithm 400 described hereinafter with reference to FIG. 4); and a time slot management module 323 (executing the algorithm 700 described hereinafter with reference to FIG. 7) necessary for the configuration method of the invention. It comprises a timer which makes it possible to manage the transition between a first time interval, during which the complex coefficients to be applied to the antenna are determined, and a second time interval, during which the complex coefficients previously determined are actually applied to the 'antenna. Conversely, it makes it possible to manage the transition from the second time interval to the first interval to update the value of the complex coefficients in the case of a change in the transmission conditions. FIG. 4 shows a flowchart 400 of an algorithm for determining complex antenna coefficients, according to a particular embodiment of the invention. This algorithm illustrates, more particularly, the different steps necessary for calculating complex coefficients to be applied to the agile antenna from desired reception directions. A vector of coefficients, denoted W, which contains the complex coefficients of the antenna, can be obtained from a matrix multiplication and a vector of desired directions. Step 401 consists in initializing the calculation of antenna coefficients. In a step 402, the receiving device retrieves a set of reception directions stored in the ROM 340 and obtains a vector V of directions corresponding to the desired reception directions. These directions being such that they each allow the receiving device 102 to receive a copy (or copy) of the same data packet sent by the transmitting device 101. In a step 403, the receiving device 102 determines the vector W of antenna coefficients corresponding to the complex coefficients to be applied to each radiating element of the agile antenna, using the following formula: W = VA (AH.A) 1 (3) with: V: the vector of directions receiving data; A: the square matrix (MxM) of the agile antenna (which is a linear antenna in this example, see Figure 2) whose element (i, k) is defined by the following equation: A (i, k) = exp (j (k - M) zsin (O)) (4) with i defined such that 1 <i <M and k such that 1 <k <M, M being the number of radiating elements of the agile antenna . As an illustrative example, the vector V of directions can be written, with N = 5, where N is the number of selected reception directions: V = (1,0,0,0,0) In this example, the direction vector cancels all directions except the first direction which corresponds to the antenna orientation angle O defined with respect to a given reference axis. The matrix A of the agile antenna can also be stored in the ROM 340 of the receiver device 102. FIG. 5 presents a flowchart 500 of an algorithm for determining a set of directions for receiving data by an agile antenna according to a particular embodiment of the invention. This method consists in determining a set of directions, among K possible directions that allows an agile antenna comprising M radiating elements. After initializing the determination algorithm in step 501, the receiving device 102 conducts an antenna scan on reception in a predetermined angular sector. This angular sector is obtained by using a predefined configuration of the antenna as a function of the K possible directions, stored in the ROM 340.
Il est à noter que, à chaque direction (de l'ensemble des K directions possibles), on associe un vecteur de coefficient Wi. Par conséquent, on obtient une liste de K vecteurs Wi (avec 1<j<K). L'ensemble des vecteurs de coefficient correspondant aux K directions possibles, est stocké dans une première liste (ou table) de vecteurs Wi, notée W_liste_1. Dans une étape 502, le dispositif récepteur 102 sélectionne un vecteur de coefficient Wi issu de la liste de vecteurs W_liste_1, ce vecteur Wi correspondant à une direction donnée. Puis, dans une étape 503, le dispositif récepteur 102 applique le vecteur de coefficient Wi sélectionné à l'antenne (et plus particulièrement aux éléments rayonnants de l'antenne) pour que celui-ci pointe son antenne dans la direction donnée. Il effectue ensuite, dans une étape 504, une mesure du niveau de puissance du signal reçu (telle qu'une mesure RSSI par exemple) selon cette direction donnée. Si le niveau de puissance mesuré est supérieur à un seuil prédéterminé alors, le dispositif récepteur 102 réalise, dans une étape 505, une estimation du taux d'erreur binaire associé au vecteur de coefficients Wi sélectionné, mémorise le vecteur W, ainsi que la valeur de taux d'erreur binaire qui lui est associée, dans une seconde liste (ou table) de vecteurs Wi, notée W_liste_2. Si le niveau de puissance mesuré est inférieur au seuil prédéterminé, autrement dit si le niveau de qualité de réception n'est pas suffisant, le dispositif récepteur 102 retourne à l'étape 502 et sélectionne le vecteur de coefficient Wi suivant (c'est-à-dire la direction suivante) stocké dans la table W_liste_1, afin de tester le niveau de qualité de réception du dispositif récepteur 102 dans cette nouvelle direction. À la fin du déroulement de l'algorithme 500, une liste de vecteurs de coefficients Wi (W_liste_2), correspondant à un ensemble de directions pour lesquelles une réception de données est possible par le dispositif récepteur 102, est donc établie avec les valeurs de taux d'erreur binaire qui leur sont chacune associées. La figure 6 présente un organigramme 600 d'un algorithme de détermination d'un sous-ensemble de directions de réception de données par une antenne agile selon un mode de réalisation particulier de l'invention. It should be noted that, for each direction (of all K possible directions), we associate a coefficient vector Wi. Therefore, we obtain a list of K vectors Wi (with 1 <j <K). The set of coefficient vectors corresponding to the K possible directions is stored in a first list (or table) of vectors Wi, denoted W_list_1. In a step 502, the receiver device 102 selects a coefficient vector Wi from the list of vectors W_list_1, this vector Wi corresponding to a given direction. Then, in a step 503, the receiver device 102 applies the selected Wi coefficient vector to the antenna (and more particularly to the radiating elements of the antenna) so that it points its antenna in the given direction. It then performs, in a step 504, a measurement of the power level of the received signal (such as an RSSI measurement for example) according to this given direction. If the measured power level is greater than a predetermined threshold then, the receiving device 102 performs, in a step 505, an estimate of the bit error rate associated with the selected coefficient vector Wi, stores the vector W, as well as the value bit error rate associated with it, in a second list (or table) of Wi vectors, denoted W_liste_2. If the measured power level is below the predetermined threshold, that is, if the reception quality level is not sufficient, the receiving device 102 returns to step 502 and selects the next Wi coefficient vector (ie ie the next direction) stored in the table W_list_1, in order to test the reception quality level of the receiver device 102 in this new direction. At the end of the course of the algorithm 500, a list of vectors of coefficients Wi (W_list2), corresponding to a set of directions for which a reception of data is possible by the receiving device 102, is therefore established with the rate values. of binary error which are each associated with them. FIG. 6 presents a flow chart 600 of an algorithm for determining a subset of directions for receiving data by an agile antenna according to a particular embodiment of the invention.
Après avoir initialisé l'algorithme de détermination dans une première étape 601, une nouvelle liste (table) de vecteurs W_liste_3 est générée, dans une étape 602, cette liste W_liste_3 comprenant soit un ensemble vide, soit un nombre minimum de vecteurs W correspondant, par exemple, aux vecteurs Wi de la table W_liste_2 dont les valeurs de taux d'erreur binaire associées sont les plus faibles. Dans une étape 603, un classement des vecteurs de coefficient Wi stockés dans la table W_liste_2 est effectué par ordre croissant des valeurs de taux d'erreur binaire qui leur sont associées. Dans des étapes 604 et 605, un vecteur de coefficient Wi de la table W_liste_2 est sélectionné, puis stocké dans la liste de vecteurs W_liste_3. Dans une étape 606, le dispositif récepteur 102 effectue une estimation du taux d'erreur binaire global, c'est-à-dire du taux d'erreur binaire associé à l'ensemble du ou des vecteurs de coefficients Wi stockés dans la liste W_liste_3, avec la formule suivante : BER. =1ù(1ùn(ù(1ùb, (5) i=l avec : BERI0 : taux d'erreur global obtenu en combinant les directions associées aux vecteurs 15 Wi de la liste W_liste_3 ; N : le nombre total de directions combinées ; b; : le taux d'erreur binaire associé à la direction d'indice i de la liste W_liste_3 ; k : le nombre de bits d'un paquet de données transmis depuis le dispositif émetteur vers le dispositif récepteur. 20 L'équation (5) précédente permet d'estimer le taux d'erreur binaire global, c'est-à-dire le taux d'erreur binaire associé à la combinaison de plusieurs directions. Connaissant le taux d'erreur binaire de chaque direction (estimé lors de l'étape 505 de la figure 5), noté bl, il est possible d'estimer le taux d'erreur paquet, noté pl, à partir de la formule suivante : 25 pi =1ù(1ùbi)k(6) Le taux d'erreur paquet global au niveau du dispositif récepteur 102 est égal au produit des taux d'erreur paquet de chacune des directions. En effet, la probabilité de ne pas recevoir de paquet au niveau du dispositif récepteur 102 correspond à la probabilité de perdre toutes copies de ce paquet, chaque copie étant associée à une direction de 1/k réception (ou à un chemin de transmission). Le taux d'erreur paquet global, noté Ptot, est obtenu à partir de la formule suivante : N ptot = n p. (7) En combinant les deux équations (6) et (7) précédentes, on déduit que le taux d'erreur binaire global est égal à : BER. =1û(1_ii _(1ûb,Y 1/k puisque : BERtot =1û (1û ptot Y/k Dans une étape 607, le dispositif récepteur 102 vérifie que la valeur du taux d'erreur binaire global estimée est inférieure à un seuil prédéterminé. En d'autres termes, le dispositif récepteur 102 vérifie si le sous-ensemble de directions sélectionné, correspondant aux vecteurs de la liste W_list_3, satisfait au critère de taux d'erreur binaire (aussi appelé par la suite critère de masquage). Si le test est positif, l'algorithme de détermination d'un sous-ensemble de directions est terminé. Ainsi, les directions associées aux vecteurs Wi contenus dans la liste W_liste_3 constitue le sous-ensemble de N directions qui permet au dispositif récepteur 102 de recevoir les prochaines données émises par le dispositif émetteur 101 avec un niveau estimé de qualité de réception acceptable. Si le test est négatif, l'algorithme retourne à l'étape 604 pour sélectionner le prochain vecteur Wi de la table W_liste_2 à stocker dans la table W_liste_3. La figure 7 présente un organigramme d'un mode de réalisation particulier du procédé de configuration 700 selon l'invention. Il décrit les différentes étapes principales de l'algorithme nécessaires à la détermination des coefficients complexes de l'antenne agile pour obtenir une configuration d'antenne en réception adaptée à la situation de communication entre les dispositifs émetteur 101 et récepteur 102. Il comprend principalement deux phases consécutives. La première, exécutée pendant à un premier intervalle de temps (noté intervalle de temps 1), permet le calcul des coefficients complexes de l'antenne agile en réception. Cette phase correspond à une communication secondaire entre le dispositif émetteur et le dispositif récepteur, par rapport à une communication principale, s'effectuant pendant la seconde phase, exécutée pendant à un second intervalle de temps (noté intervalle de temps 2). Ainsi, la configuration de l'antenne agile obtenue à l'issue de la première phase, peut être appliquée pour la communication principale. Ainsi, la configuration du dispositif récepteur est adaptée aux conditions de communication pour la communication principale, qui est ainsi robuste aux variations de conditions de communication entre les dispositifs émetteur et récepteur. La seconde phase, exécutée pendant un second intervalle de temps (noté intervalle de temps 2), permet l'application des coefficients complexes calculés à l'antenne agile en réception. Une fois la communication principale établie, il est alors aisé de vérifier que la qualité de réception des données est effectivement au dessus du seuil ayant permis la sélection des directions pour la configuration de l'antenne agile. Dans le cas où les conditions de communication subissent des variations amenant la qualité de réception effective des données est effectivement en dessous de ce seuil, une nouvelle sélection de directions pour la configuration de l'antenne agile doit être effectuée. L'algorithme est initialisé à l'étape 701. Après que le premier intervalle de temps ait été détecté à l'étape 702, le dispositif récepteur 102 passe à l'étape 703 où il détermine, parmi une pluralité de directions possibles, un ensemble de directions (liste de vecteurs W_liste_2) lui permettant de recevoir les données en provenance du dispositif émetteur 101 avec un niveau estimé de qualité de réception suffisant (exécution de l'algorithme 500 de la figure 5). Puis, il passe à l'étape 704 où il détermine, parmi les directions dudit ensemble de directions (liste de vecteurs W_liste_2) précédemment déterminé, un sous-ensemble de directions (liste de vecteurs W_liste_3) de telle façon qu'il satisfasse au critère de masquage tel que décrit plus haut en relation avec la figure 6 (étape 606). Le dispositif récepteur 102 passe ensuite à l'étape 705 dans laquelle il détermine un vecteur de directions V final qui contient les directions du sous-ensemble de directions déterminé (du fait que chaque vecteur de coefficient Wi correspond à une direction donnée de la liste de vecteurs W_liste_3), puis calcule le vecteur de coefficients W final à partir de l'équation (3). Le vecteur de coefficients W final contient les différents coefficients complexes à appliquer à chaque élément rayonnant de l'antenne agile. Le dispositif récepteur 102 passe à l'étape 706 dans laquelle le second intervalle de temps est détecté. Le dispositif récepteur 102 passe alors à l'étape 707 où il applique les coefficients complexes précédemment calculés à chacun des éléments rayonnants de son antenne agile pour recevoir simultanément (ou quasi-simultanément) les données du dispositif émetteur 101 dans les directions sélectionnées. À la fin de cette seconde phase, à l'étape 708, le dispositif récepteur 102 retourne à l'étape 702 et redémarre la première phase de l'algorithme 700. After having initialized the determination algorithm in a first step 601, a new list (table) of vectors W_list3 is generated, in a step 602, this list W_list3 including either an empty set or a corresponding minimum number of vectors W by for example, to the vectors Wi of the table W_list2 whose associated bit error rate values are the lowest. In a step 603, a ranking of the Wi coefficient vectors stored in the table W_list2 is done in ascending order of the bit error rate values associated therewith. In steps 604 and 605, a coefficient vector Wi of the table W_list2 is selected, then stored in the list of vectors W_list_3. In a step 606, the receiver device 102 makes an estimate of the overall bit error rate, that is to say the bit error rate associated with all the Wi coefficient vectors or vectors stored in the list W_list3 , with the following formula: BER. = 1ù (1ùn (ù (1ùb, (5) i = 1 with: BERI0: overall error rate obtained by combining the directions associated with the vectors Wi of the list W_list3, N: the total number of combined directions; b; : the bit error rate associated with the index direction i of the list W_list3, k: the number of bits of a data packet transmitted from the transmitting device to the receiving device 20 The preceding equation (5) allows to estimate the overall bit error rate, ie the bit error rate associated with the combination of several directions Knowing the bit error rate of each direction (estimated during the step 505 of Figure 5), denoted bl, it is possible to estimate the packet error rate, noted p1, from the following formula: 25 pi = 1ù (1μbi) k (6) The packet error rate at the receiver device 102 is equal to the product of the packet error rates of each of the directions, because the probability of not receiving This packet at the receiver device 102 corresponds to the probability of losing all copies of this packet, each copy being associated with a direction of 1 / k reception (or a transmission path). The overall packet error rate, noted Ptot, is obtained from the following formula: N ptot = n p. (7) By combining the two equations (6) and (7) above, we deduce that the overall bit error rate is equal to: BER. Une 1 1 (1 1 (Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans Dans In other words, the receiver device 102 checks whether the selected subset of directions, corresponding to the vectors of the list W_list_3, satisfies the criterion of bit error rate (also hereinafter referred to as the masking criterion). the test is positive, the algorithm for determining a subset of directions is terminated Thus, the directions associated with the vectors Wi contained in the list W_list3 constitute the subset of N directions which allows the receiving device 102 to receive the next data transmitted by the transmitting device 101 with an estimated level of acceptable reception quality If the test is negative, the algorithm returns to step 604 to select the next Wi vector of the table W_list _2 to store in the table W_list_3. FIG. 7 presents a flowchart of a particular embodiment of the configuration method 700 according to the invention. It describes the different main steps of the algorithm necessary for the determination of the complex coefficients of the agile antenna to obtain a reception antenna configuration adapted to the communication situation between the transmitter 101 and receiver 102 devices. It mainly comprises two consecutive phases. The first, executed during a first time interval (noted time interval 1), allows the computation of the complex coefficients of the agile antenna in reception. This phase corresponds to a secondary communication between the transmitting device and the receiving device, with respect to a main communication, occurring during the second phase, performed during a second time interval (denoted time interval 2). Thus, the configuration of the agile antenna obtained at the end of the first phase can be applied for the main communication. Thus, the configuration of the receiver device is adapted to the communication conditions for the main communication, which is thus robust to variations in communication conditions between the transmitter and receiver devices. The second phase, executed during a second time interval (noted time interval 2), allows the application of the complex coefficients calculated to the agile antenna in reception. Once the main communication is established, it is then easy to check that the quality of reception of the data is actually above the threshold allowing the selection of the directions for the configuration of the agile antenna. In the case where the communication conditions undergo variations causing the effective reception quality of the data is effectively below this threshold, a new selection of directions for the configuration of the agile antenna must be performed. The algorithm is initialized in step 701. After the first time interval has been detected in step 702, the receiving device 102 proceeds to step 703 where it determines, from among a plurality of possible directions, a set of times. direction (list of vectors W_list_2) allowing it to receive the data from the transmitting device 101 with an estimated level of sufficient reception quality (execution of the algorithm 500 of Figure 5). Then, it goes to step 704 where it determines, among the directions of said set of directions (list of vectors W_list2) previously determined, a subset of directions (list of vectors W_list_3) so that it satisfies the criterion mask as described above in connection with Figure 6 (step 606). Receiver device 102 then proceeds to step 705 in which it determines a final vector of directions V which contains the directions of the determined subset of directions (because each coefficient vector Wi corresponds to a given direction of the list of directions). vectors W_list_3), then calculates the final vector of coefficients W from equation (3). The final vector of coefficients W contains the different complex coefficients to be applied to each radiating element of the agile antenna. Receiver device 102 proceeds to step 706 in which the second time slot is detected. The receiver device 102 then goes to the step 707 where it applies the previously calculated complex coefficients to each of the radiating elements of its agile antenna to receive simultaneously (or almost simultaneously) the data of the transmitter device 101 in the selected directions. At the end of this second phase, in step 708, the receiving device 102 returns to step 702 and restarts the first phase of the algorithm 700.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé de configuration est totalement mis en en oeuvre dans le dispositif récepteur (ou destinataire) du réseau. Dans un mode de réalisation particulier en variante, le dispositif récepteur du réseau effectue les mesures de puissance du signal radio et éventuellement les estimations de taux d'erreur binaire associées aux directions sélectionnées et transmet ensuite le résultat de ces estimations à un dispositif central du réseau. On entend par dispositif central (ou dispositif de contrôle), un dispositif du réseau mettant en oeuvre de gestion centralise'e des algorithmes de mise en oeuvre de l'invention. Le dispositif central est alors en charge de déterminer les paramètres à appliquer à l'antenne agile en réception et de transmettre au dispositif récepteur ces paramètres, afin que la configuration de l'antenne agile en réception soit adaptée à la situation de communication entre les dispositifs émetteur 101 et récepteur 102, et ce, en prenant en compte les éventuels masquages ou évanouissement pouvant survenir entre ces deux dispositifs. In a particular embodiment, the configuration method is fully implemented in the receiving device (or recipient) of the network. In an alternative embodiment, the network receiver device performs the radio signal power measurements and possibly the bit error rate estimates associated with the selected directions and then transmits the result of these estimates to a central network device. . By central device (or control device) is meant a device of the network implementing centralized management of the implementation algorithms of the invention. The central device is then in charge of determining the parameters to be applied to the agile antenna on reception and of transmitting to the receiving device these parameters, so that the configuration of the agile antenna on reception is adapted to the communication situation between the devices. transmitter 101 and receiver 102, and taking into account any masking or fading that may occur between these two devices.
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- 2009-03-16 FR FR0951656A patent/FR2943206B1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20141128 |