Brevet FR3076968A1 — publié le 20190719

Description Titre de l'invention : Procédé et dispositif de transfert de données à l'intérieur d'un véhicule [0001] La présente invention concerne un dispositif de transfert de données à l'intérieur d'un véhicule. L'invention concerne en outre un procédé de transfert de données à l'intérieur d'un véhicule. L'invention concerne en outre un produit de programme informatique. [0002] De nos jours, la communication mobile dans le secteur de l'automobile est de plus en plus diversifiée et complexe. En l'occurrence, différents protocoles sont utilisés, lesquels utilisent différents standards radio et/ou différentes technologies de communication à l'intérieur du véhicule, par exemple sous la forme de radiotéléphonie mobile 3G/4G/5G, de communication véhicule à véhicule, de communication véhicule à infrastructure, de Bluetooth, de Wifi, de WLAN, etc. utilisant respectivement des concepts d'antenne associés. [0003] La connectivité 5G disponible en produits en série peu avant son utilisation nécessite notamment au moins quatre à huit antennes supplémentaires dans des positions les plus différentes possible à l'intérieur du véhicule. Il est en l'occurrence nécessaire de mettre à disposition un câblage adapté des antennes à l'aide de câbles coaxiaux y compris le cas échéant d'amplificateurs intermédiaires supplémentaires, la place nécessaire à cet effet devant être mise à disposition à l'intérieur du véhicule étant toutefois réduite du fait du nombre croissant de systèmes électroniques. [0004] Il est en outre connu que dans les stations de base de radiotéléphonie mobile, les éléments de puce de bande de base et de puce d'extrémité avant sont séparés l'un de l'autre et que lesdits éléments sont reliés à l'aide d'un câble coaxial via lequel les données HF sont transportées. Les fonctionnalités de préparation des données pour la bande de base et des données envoyées via l'antenne sont ainsi réalisées dans des éléments séparés. Ceci permet d'atteindre une flexibilité supérieure dans l'architecture du système (« approche RF2Bit »). Sur la base des avantages de l'approche RF2Bit, il est possible, outre l'application dans les stations de base de radiotéléphonie mobile, d'envisager également l'application du concept ou d'un dérivé du concept dans l'architecture de radiotéléphonie mobile de véhicules. [0005] Il est en outre connu qu'une connectivité sans fil de véhicules augmente en permanence du fait notamment du nombre croissant d'applications, par exemple MIMO (« Multiple Input Multiple Output » ou « entrées multiples, sorties multiples » en français), et nécessite ainsi un nombre croissant d'antennes. Un problème en découlant est le débit de données élevé pour le type conventionnel de câbles réseau né- 2 cessaire pour cette approche. Le débit de données est en outre couplé à la consommation d'énergie électrique associée aux pertes thermiques. Pour ces raisons, mais sans s'y limiter, le débit de données doit être maintenu le plus faible possible. [0006] Le réseau peut en outre être conçu avec un grand nombre de noeuds n'ayant pas un débit de données maximal, notamment dans le cas des applications non critiques où un modèle statistique peut servir de base pour un débit de données maximal plus réduit que la somme des débits de données maximaux des noeuds. Pour les applications RF2Bit, cela signifie qu'une réduction du débit de données de noeuds individuels doit être possible. [0007] Le document US 5 734 677 expose un procédé de compression de données d'images vidéo tolérantes à la perte en provenance de plusieurs sources. En l'occurrence, les données sont segmentées en blocs, une distorsion métrique représentant une qualité de données étant contenue dans les blocs. En cas de largeur de bande limitée, les bits les moins significatifs des blocs avec la distorsion métrique la plus faible sont mis de côté et la largeur de bande est allouée aux autres blocs avec la plus grande distorsion métrique. [0008] Le document JP 0000S6192056 A expose un système de commande vocale/réseau de données combiné montrant un procédé d'amélioration de caractéristiques de communication de données dans les zones d'apparition élevée de communication de données à l'intérieur de réseaux. [0009] Un objectif de la présente invention met à disposition une transmission de données améliorée pour des données à l'intérieur d'un véhicule. [0010] Selon un premier aspect, cet objectif est atteint du fait d'un procédé de transfert de données à l'intérieur d'un véhicule, comportant les étapes suivantes : - analyse d'une qualité de liaison d'une liaison sans fil entre une antenne disposée à l'extérieur du véhicule et un dispositif de réception du véhicule ; - démodulation d'un signal reçu par le dispositif de réception ; - amenée du signal démodulé à un dispositif de mise à l'échelle ; et - mise à disposition du dispositif de mise à l'échelle d'un débit de données de données de sortie en fonction de la qualité de liaison analysée. [0011] De cette façon, on met à disposition une sorte de « dégradation artificielle » de la qualité de transmission qui est toutefois seulement obtenue dans un format intermédiaire. De cette façon, la qualité du signal à proprement parler n'est pas altérée, ce qui est avantageux. Ceci permet de réduire de façon avantageuse un débit de données, permettant de concevoir de façon économique des liaisons câblées à l'intérieur du véhicule. [0012] De cette façon, on utilise pour la communication de données à l'intérieur du véhicule un « câble numérique » facile à installer. Ceci est avantageux car outre l'installation 3 simplifiée à l'intérieur du véhicule, le prix peut également être meilleur marché, étant donné que l'on peut utiliser à la place des propriétés de câble spécifiques dans la bande de fréquence porteuse les propriétés adaptées à une transmission de bande de base à des fréquences généralement plus réduites. Le résultat obtenu permet de façon avantageuse d'utiliser pour le dispositif des jeux de puces de consommateur bon marché permettant de réaliser une pluralité de fonctionnalités pour la communication de données. En conséquence, on obtient ainsi une meilleure utilisation possible des antennes réalisées selon différentes technologies à l'intérieur du véhicule. [0013] Il est ainsi avantageux de réaliser une agrégation de liens et une utilisation d'un réseau à la place de liens P2P. On entend dans ce contexte par « agrégation de liens » une concentration de plusieurs canaux de données logiques sur un canal physique, pas la concentration habituelle dans la technique de réseau de plusieurs liens physiques en un lien logique. [0014] Selon un deuxième aspect, l'objectif est atteint avec un dispositif de transfert de données à l'intérieur d'un véhicule, comportant : - un dispositif d'analyse pour l'analyse d'une qualité de liaison d'une liaison sans fil entre une antenne disposée à l'extérieur du véhicule et un dispositif de réception du véhicule, un signal démodulé pouvant être envoyé à un dispositif de mise à l'échelle ; - un débit de données de données de sortie peut être mis à disposition du dispositif de mise à l'échelle à l'aide du dispositif de mise à l'échelle en fonction de la qualité de liaison analysée. [0015] Des modes de réalisation préférés du procédé sont décrits ci-dessous. [0016] Un mode de réalisation préféré du procédé se caractérise en ce que la mise à dis- position du débit de données est réalisée de telle sorte qu'un rapport signal/bruit du signal démodulé est pris en compte pour former le débit de données, que les données de sortie sont décodables. De cette façon, on prend en compte une dynamique minimale en dessous de laquelle le signal d'entrée ne doit pas passer pour que les données de sortie puissent encore être décodées. Une perte de données utiles est ainsi évitée de façon avantageuse. [0017] Un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'une largeur de données des données de sortie est adaptée de façon définie en fonction de la qualité de liaison analysée. De cette façon, un « bruit artificiel » est ajouté au signal de sortie sous la forme d'un bruit de quantification. En principe, ceci permet d'utiliser une approche réciproque à l'approche connue en soi de type contrôle de gain automatique (Automatic Gain Control en anglais) pour fournir des débits de données pour les données de sortie. [0018] Un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention est caractérisé en ce que les données de sortie mises à disposition sont des formats numériques définis 4 des données de sortie. Le procédé peut ainsi être utilisé de façon avantageuse pour les types de nombres les plus différents possible, par exemple les nombres entiers, les nombres à virgule flottante, etc. [0019] Un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention se caractérise en ce que le débit de données des données de sortie est réduit en intervenant de façon définie dans le format numérique ou dans le codage des données de sortie. Différents procédés de réduction du débit de données des données de sortie peuvent ainsi être utilisés. Une polyvalence du procédé est ainsi supportée de façon avantageuse. [0020] Un autre mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention est caractérisé en ce que des données sont reçues par le dispositif de réception au format OFDM(Orthogonal Frequency - Division Multiplexing, c'est-à-dire un procédé de codage de signaux numériques par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses). Ceci permet d'utiliser comme procédé un procédé de modulation utilisé de multiples fois dans le domaine de la radiotéléphonie mobile et les réseaux sans fil locaux/personnels (Local/Personal Area Wireless Networking en anglais). [0021] L'invention va être décrite en détail par la suite avec des caractéristiques et avantages supplémentaires à l'aide de plusieurs figures. En l'occurrence, les principes essentiels à l'invention sont principalement illustrés sur les figures tandis que les éléments connus en soi dans l'état de la technique ne sont pas expliqués plus en détail. [0022] Les avantages exposés du dispositif ressortent de façon analogique des avantages exposés du procédé et inversement. [0023] Éléments visibles sur les figures : [0024] [fig.1] illustre un schéma fonctionnel de principe d'un système global avec un mode de réa- lisation du dispositif selon l'invention ; [0025] [fig.21 illustre le schéma fonctionnel de la figure 1 à un plus grand degré de détail ; [0026] [fig.31 illustre un schéma fonctionnel de principe d'un mode de réalisation du dispositif de transfert de données selon l'invention à l'intérieur d'un véhicule ; [0027] [fig.4 et 5] illustrent des diagrammes pour expliquer le fonctionnement du procédé proposé ; et [0028] [fig.61 illustre un ordre de déroulement de principe d'un procédé selon l'invention. [0029] La présente invention permet de réduire les débits de données au niveau des noeuds à l'intérieur du véhicule sur la base d'une qualité de lien individuelle obtenue grâce à un débit de données moyen plus réduit à l'intérieur du véhicule. [0030] La figure 1 illustre un schéma fonctionnel de principe d'un premier mode de réa- lisation d'un dispositif 10 de transfert de données selon l'invention à l'intérieur d'un véhicule. Le véhicule non représenté sur les figures peut en l'occurrence prendre la forme d'un véhicule automobile (par exemple d'un véhicule terrestre, d'un véhicule nautique, d'un aéronef) dans les variantes les plus diverses possible. On identifie un dispositif de réception 100 avec un dispositif de démodulation 20 relié sur le plan fonctionnel à un dispositif de mise à l'échelle 2 du dispositif 10 de transfert de données à l'intérieur du véhicule. [0031] Des données d'une antenne disposée à l'extérieur du véhicule sont envoyées (de façon non illustrée) au dispositif de démodulation 20 et sont amenées sous forme démodulée comme données d'entrée E au dispositif de mise à l'échelle 2. Une qualité de liaison de la liaison entre l'antenne externe et le dispositif de réception 100 est analysée à l'aide d'un dispositif d'analyse 1 et en fonction de cela le dispositif de mise à l'échelle 2 est exploité de telle sorte qu'un débit de données des données de sortie A du dispositif de mise à l'échelle 2 soit adapté, une modulation des données de sortie A étant encore possible. Les données de sortie A sont amenées à cette fin à un dispositif de modulation 30 mettant à disposition les données utiles, par exemple pour un autoradio, un dispositif de radiotéléphonie mobile, etc. [0032] De cette façon, les données de sortie A du dispositif de mise à l'échelle 2 sont transmises dans un format intermédiaire, de sorte que la qualité de transmission soit telle que les données utiles soient disponibles dans la meilleure qualité. [0033] La figure 2 illustre l'image du système du dispositif de réception 100 de la figure 1 dans un plus grand degré de détail. On identifie un convertisseur série/parallèle 11 relié à un premier élément de transformation 12 effectuant par exemple une transformation de Fourier inversée. Les données sont envoyées au dispositif de mise à l'échelle 2 depuis la sortie du premier élément de transformation 12. Le dispositif de mise à l'échelle 2 transmet un débit de données en fonction de la qualité de liaison analysée à l'aide du dispositif d'analyse 1, les données de sortie étant transmises à un convertisseur parallèle/série 21 relié en fonctionnement à un premier élément de transmission 22. Un élément de liaison 40 en forme de câble via lequel les données sont transmises à l'intérieur du véhicule est disposé entre le premier élément de transmission 22 et le deuxième élément de transmission 23. Le premier et le deuxième élément de transmission 22, 23 sont de préférence réalisés sous la forme d'éléments d'implantation de couche physique (« phy », Physical Layer Implementation en anglais) pouvant effectuer une transmission de bande de base ou un procédé de fréquence porteuse. [0034] L'élément de transfert 40 en forme de câble peut en l'occurrence être réalisé de la façon suivante : un câble à deux fils, un câble à quatre fils, un câble coaxial, un guide 6 d'ondes. De cette façon, des moyens bon marché et techniquement éprouvés sont mis à disposition pour l'élément de transfert 40 en forme de câble, lesdits moyens étant d'une part faciles à installer à l'intérieur du véhicule et ayant d'autre part des propriétés de transmission avantageuses, par exemple une atténuation et des pertes de câble réduites pour la transmission des données numériques à l'intérieur du véhicule. Il n'est en outre pas nécessaire avec lesdits câbles de données d'utiliser un amplificateur de compensation et/ou un amplificateur intermédiaire supplémentaire, ce qui permet de façon avantageuse d'économiser de l'encombrement à l'intérieur du véhicule. [0035] De façon avantageuse, en présence d'un réseau de bord 41 dans le véhicule au- tomobile, le débit moyen de données des composants individuels peut baisser, ce qui permet de concevoir de façon flexible le réseau de bord 41. Une représentation de principe d'un tel réseau de bord 41 est identifiable sur la figure 2. [0036] Depuis le deuxième élément de transmission 23, les données sont envoyées à un convertisseur série/parallèle 24 transmettant les données à un deuxième élément de transformation 25 réalisant par exemple une transformation de Fourier rapide. Depuis la sortie de l'élément de transformation 25, les données sont amenées à un convertisseur parallèle/série 26 relié sur le plan fonctionnel au dispositif d'analyse 1. Ceci entraîne la réalisation d'un dispositif de démodulation 20 à l'aide du convertisseur série/parallèle 11 et du premier élément de transformation 12 et la réalisation d'un dispositif de modulation 30 à l'aide du convertisseur série-parallèle 24 et du deuxième élément de transformation 25. [0037] Résultat : le débit de données des données de sortie A est adapté par le dispositif de mise à l'échelle 2 pour la transmission à l'aide des éléments de transmission 22, 23 numériques de telle sorte que des éléments de transmission 22, 23 bon marché peuvent être utilisés pour le transfert des données à l'intérieur du véhicule en raison du débit de données réduit en moyenne. [0038] Une adaptation du débit de données peut par exemple être obtenue en adaptant une largeur de données au niveau de la sortie du dispositif de mise à l'échelle 2. Il est en outre possible en variante ou en sus d'intervenir dans un format de codage de façon à ne plus transmettre tous les éléments d'un code spécifique. En outre, il est également possible en variante ou en sus de transmettre des éléments de transformations en les pondérant. Un principe commun de tous les principes mentionnés est que les données sont mises à disposition sans perte de données utiles au niveau de la sortie du convertisseur parallèle-série 26. [0039] La figure 3 illustre une représentation de principe du dispositif de mise à l'échelle 2 adaptant une largeur de données en fonction de la qualité de liaison analysée. On identifie que des données d'entrée E de 512 x 12 bits en parallèle sont amenées au dispositif de mise à l'échelle 2. En fonction de la qualité de liaison déterminée à l'aide 7 du dispositif d'analyse 1, certains bits définis, de préférence les bits les moins significatifs (LSB, Least Significant Bits en anglais) sont désactivés et/ou déconnectés, de sorte qu'en fin de compte au niveau de la sortie du dispositif de mise à l'échelle 2, un mot de données de 512 x 9 bits en série soit mis à disposition. En cas de mauvaise qualité de liaison, aucun bit n'est désactivé, de sorte que l'ensemble des 512 x 12 bits en série soit à disposition au niveau de la sortie du dispositif de mise à l'échelle 2. [0040] Les figures 4 et 5 suivantes montrent en principe le principe selon lequel l'adaptation du débit de données est réalisée à l'aide du dispositif de mise à l'échelle 2. On identifie sur la figure 4 une puissance de signal S et une puissance de bruit N d'un signal de sortie du dispositif de modulation 30 ainsi qu'une limite de bruit L du signal de sortie. Une dynamique D correspond à une différence entre la puissance de bruit N maximale et la puissance de signal S maximale. Une précision G correspond à une amplitude maximale de la puissance de signal S, une dynamique requise rD correspond à la différence entre la limite de bruit L et la puissance de signal S maximale. Ceci fait que la dynamique peut davantage être réduite par le dispositif décrit et le débit de données peut ainsi être réduit en fonction du procédé décrit jusqu'à ce que la dynamique de signal et la dynamique requise se correspondent. [0041] La figure 5 illustre quant à elle le cas dans lequel la dynamique requise rD est moindre, néanmoins en même temps la dynamique D mise à disposition est trop réduite. Aucune intervention ne peut être réalisée dans ce cas sur le débit de données, de sorte que le débit de données ne puisse donc pas être réduit. [0042] La conséquence est la création d'un dispositif 10 convertissant les données de haute fréquence reçues par l'antenne externe en données numériques, les données numériques étant mises à disposition et réparties de façon efficace à l'intérieur du véhicule. Les câbles de commande prévus pour les diverses antennes susmentionnées sont réalisés de cette façon, lesdits câbles pouvant transmettre les données numériques selon différents protocoles de la communication de données. [0043] Bien que le dispositif 10 soit décrit à titre d'exemple pour un chemin de réception d'un dispositif de réception, il va de soi que le principe proposé peut également s'appliquer à un chemin d'émission d'un dispositif d'émission. [0044] De façon avantageuse, on peut largement réduire et/ou voire totalement supprimer à l'aide du dispositif une utilisation de câbles coaxiaux non flexibles et sujets à l'endommagement mécanique à l'intérieur du véhicule. On peut également envisager une utilisation du dispositif dans des applications industrielles pour lesquelles une utilisation de câbles coaxiaux fragiles n'est pas judicieuse ou pas appropriée. Les câbles de données conventionnels pour les hauts débits de données sont généralement également des câbles « fragiles », que ce soient des câbles coaxiaux ou des câbles à double conducteur central. L'utilisation de l'infrastructure présente et de l'agrégation 8 de liens permet de supprimer, à l'aide du dispositif proposé, l'ensemble des liens, notamment les liens de fréquence porteuse très délicats ou au moins de les remplacer de manière correspondante par des liens meilleur marché (en règle générale, sans que cela soit uniquement le cas, des liens de bande de base). [0045] De façon avantageuse, l'invention permet une transmission améliorée de données nu- mériques à l'intérieur du véhicule en configurant simultanément de façon flexible une architecture matérielle et en économisant des composants électroniques. [0046] Le procédé proposé résout le problème selon lequel des débits de données de lien in- dividuels de noeuds RF2Bit individuels peuvent produire leur débit de données maximal, bien que ledit débit de données maximal ne soit nécessaire que pendant une proportion relativement réduite de la durée de fonctionnement du noeud. Le débit de données maximal d'un noeud individuel peut être prédéfini par un convertisseur d'analogique en numérique ou par une résolution de convertisseur analogique-numérique ou par ses largeurs de données d'entrée pouvant également être converties en une résolution. Cette résolution n'est pas nécessaire en cas de bonne qualité de liaison, par exemple en cas d'antenne de station de base LTE placée à proximité du véhicule. Sur la base de l'analyse de la qualité de liaison, le débit de données du réseau placé derrière peut simplement être réduit, par exemple en désactivant un nombre défini de bits les moins significatifs (LSB) du signal à déterminer. [0047] La désactivation d'un bit d'un convertisseur de données de 12 bits peut provoquer une réduction du débit de données d'environ 8 %, la désactivation de plusieurs bits pouvant avoir une influence linéaire sur la réduction du débit de données. [0048] Le dispositif de mise à l'échelle 2 supprime quelques-uns des bits les moins signi- ficatifs sur la base de l'analyse de la qualité de liaison au niveau de l'entrée réalisée à l'aide du dispositif d'analyse 10. Les données suivantes sont amenées au convertisseur parallèle-série 21 connecté en aval et comprenant respectivement en fonction de l'implémentation des fonctionnalités de mappage et de formation de trame et les bits manquants étant pris en compte de façon correspondante, réduisant ainsi le débit de bits transmis via le réseau fédérateur suivant (backbone en anglais). Ces étapes peuvent être implémentées simplement dans la boucle de régulation précédemment expliquée. [0049] De préférence, des valeurs sous la forme de nombres entiers sont transmises comme données de sortie A. En cas de transmission de valeurs de nombres non entiers, le procédé peut être adapté facilement au format de données à transmettre. Dans une variante de réalisation, des composantes du signal, par exemple des composantes de Fourier, peuvent être pondérées en fonction de leur importance, dans ce cas aussi, les bits les moins significatifs peuvant être mis de côté de façon correspondante. [0050] Par exemple, les données peuvent être reçues et envoyées dans au format OFDM et être traitées par le dispositif 10 de la façon susmentionnée. Le procédé proposé permet 9 en outre de traiter le plus possible de formats de données différents, par exemple sous la forme de nombres entiers, de nombres à virgule flottante, etc. [0051] De façon avantageuse, l'invention permet de pouvoir réduire un débit de données transmis à l'élément de transfert 40 en forme de câble, permettant ainsi d'utiliser des câbles de données bon marché et simples sur le plan technique. [0052] Les câbles de données cités permettent de réduire de façon avantageuse la consommation d'énergie électrique et ainsi les pertes thermiques. De façon avantageuse, on peut libérer de cette façon une capacité du réseau fédérateur dans le véhicule pour d'autres applications utilisant le même réseau fédérateur et qui seraient sinon bloquées en raison d'une plus faible priorité et d'un réseau surchargé. [0053] La figure 6 illustre un ordre de déroulement de principe d'un mode de réalisation du procédé proposé. [0054] Lors d'une étape 200, une analyse d'une qualité de liaison d'une liaison sans fil est réalisée entre une antenne disposée à l'extérieur du véhicule et un dispositif de réception du véhicule. [0055] Lors d'une étape 210, une démodulation d'un signal reçu par le dispositif de réception est réalisée. [0056] Lors d'une étape 220, le signal démodulé est amené à un dispositif de mise à l'échelle 2. [0057] Lors d'une étape 230, un débit de données pour les données de sortie A est mis à dis- position du dispositif de mise à l'échelle 2 en fonction de la qualité de liaison analysée. [0058] Même si le procédé a été exposé précédemment comme un procédé dans le chemin de réception, il va de soi qu'il peut aussi être réalisé de façon analogue dans un chemin d'émission. [0059] De façon avantageuse, le procédé proposé peut être réalisé sous la forme d'un logiciel exécuté sur le dispositif 10 et pouvant ainsi être modifié et adapté facilement à l'aide de moyens issus de la technique de programmation adaptés. [0060] L'homme du métier saura également réaliser des modes de réalisation non exposés précédemment ou seulement en partie sans sortir de la portée de l'invention. [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51 [Revendication 61 [Revendication 71 [Revendication 81