Brevet FR3086828A1 — publié le 20200403

Description Titre : METHODE DE TRANSMISSION SANS-FIL ET DISPOSITIF ASSOCIE. 1. Domaine technique de l'invention. L'invention concerne une technique de communication numérique par transmissions radioélectriques. L'invention concerne plus particulièrement 10 l'augmentation de l'efficacité spectrale de transmission dans un système de transmission de données multi-antennes. 2. Etat de la technique antérieure. 15 De nombreuses techniques de modulation existent pour la mise en oeuvre de systèmes de transmissions par émission et réception de signaux radioélectriques. Parmi les différentes modulations existantes sont apparues récemment des techniques de modulations spatiales où l'activation d'une ou plusieurs antennes à l'émission, émettant respectivement vers une ou plusieurs antennes d'un ou 20 plusieurs récepteurs, sur un intervalle de temps prédéterminé, code de l'information, outre les données pouvant être portées par l'utilisation simultanée d'un autre type de modulation (transmission d'un symbole). En outre, les transmissions de données utilisent des protocoles variés comprenant une transmission systématique d'informations utiles à une identification 25 de l'émetteur des données transmises, ainsi que des informations utiles à une identification du ou des récepteurs destinataires de ces données. Cette situation peut être améliorée aux fins de gagner en performances. 3. Exposé de l'invention. 30 L'invention permet d'améliorer au moins certains des inconvénients de l'art antérieur en proposant une méthode de transmission de données entre au 2 moins un émetteur et une pluralité de récepteurs, la méthode comprenant une étape d'estimation de l'ensemble des canaux disponibles entre l'émetteur et chacun des récepteurs, et comprenant en outre : - une étape de construction d'une table de correspondance entre au moins deux identifiants de récepteurs parmi la pluralité de récepteurs et au moins deux canaux parmi l'ensemble des canaux disponibles entre l'émetteur et les récepteurs, et, - une étape de transmission de données entre l'émetteur et au moins un des récepteurs, via au moins un des canaux de transmission disponibles, la 10 transmission de données étant dépourvue de transmission d'un quelconque identifiant unique du ou des récepteurs. L'invention concerne également un système de transmission sans-fil de données entre au moins un émetteur et une pluralité de récepteurs comprenant un module adapté à une estimation de l'ensemble des canaux de transmission 15 disponibles entre l'émetteur et chacun des récepteurs, le système comprenant outre: - une table de correspondance entre au moins deux identifiants de récepteurs parmi la pluralité de récepteurs et au moins deux canaux parmi les canaux de transmission disponibles entre l'émetteur et les récepteurs, et, - un module de transmission sans fil de données entre l'émetteur et au 20 moins un des récepteurs, via au moins un des canaux de transmission disponibles, le module de transmission étant adapté à une transmission de données dépourvue d'une transmission d'un quelconque identifiant de récepteur. 4. Liste des figures. 25 L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : 3 - la figure 1 est une représentation schématique d'un système de transmission sans-fil de données selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. s - la figure 2 est un diagramme illustrant des étapes principales d'une méthode de transmission sans-fil dans le système décrit par la figure 1, et selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. 5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, les modules représentés sont des unités fonctionnelles, qui correspondent ou non à des unités physiquement distinguables. Par exemple, ces modules ou certains d'entre eux sont regroupés dans un unique composant. A contrario, selon d'autres modes de réalisation, certains modules sont composés d'entités physiques séparées. La figure 1 est une représentation schématique d'un système SYST de transmission sans-fil de données, par voie électromagnétique, selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. Le système SYST de communication par voie électromagnétique comprend un émetteur-récepteur BASE opérant préférentiellement comme une « station de base » ainsi que des émetteurs-récepteurs USR1, USR2 et USR3 opérant préférentiellement comme des « objets connectés » susceptibles de fonctionner dans le système parmi une pluralité d'autres objets USRi connectés à une même station de base (de tels objets supplémentaires ne sont pas représentés sur la figure 1 dans la mesure où ils sont similaires à ceux déjà représentés. A titre d'exemple non limitatif, la station de base peut être un dispositif modem-routeur agissant comme une passerelle pour un réseau local, dans une zone, un espace géographique délimité ou encore un logement, par exemple, et chacun des objets connectés USR1, USR2 et USR3 peuvent être un dispositif portable de type ordinateur, une tablette, une montre intelligente, un smartphone, un récepteur audiovisuel ou une quelconque évolution de ces produits bien connus du grand- 4 public et largement utilisés par celui-ci. Ces exemples ne sont évidemment pas limitatifs. Il est entendu ici par « station de base » une base (noeud) d'un maillage d'un réseau de transmission de données comprenant une pluralité de dispositifs 5 mobiles configurés pour communiquer entre eux et pour communiquer avec d'autres dispositifs mobiles USRi, similaires ou non, éventuellement connectés à d'autres « stations de base » reliées à cette même base de maillage, et plus largement à ce même maillage réseau, directement ou indirectement. Traditionnellement, la « station de base » telle que définie ici met en oeuvre la partie électromagnétique d'un 10 système de communication sans-fil, le maillage pouvant être filaire. Evidemment, un tel maillage pourrait aussi être constitué de liaisons sans fil. Il est en outre entendu ici par « objet connecté » un dispositif mobile tel que précité ci-avant et éventuellement adapté à communiquer avec des dispositifs pairs dans un même réseau de communication auquel il est connecté par 15 l'intermédiaire d'une « station de base ». Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la station de base BASE comprend un coeur numérique DS qui constitue la partie « intelligente » de cet équipement. La station de base BASE comprend en outre, connectée au coeur numérique DS, un contrôleur (interface) de communication CTR configuré pour 20 mettre en oeuvre des opérations de modulation / démodulation selon l'invention. Un système de pré-filtrage PF est également compris dans la station de base BASE, notamment aux fins d'effectuer un pré-filtrage utile à une modulation spatiale, par exemple, lors de transmissions électromagnétiques en mode descendant. Le préfiltre PF opère une focalisation vers une ou plusieurs antennes d'un dispositif mobile 25 connecté (récepteur) en fonction d'un symbole à transmettre. Un bus de communication numérique DL assure les échanges entre le coeur numérique DS et le contrôleur-interface CTR. Un second bus de communication DE relie le contrôleur au préfiltre PF. Selon le mode de réalisation préféré, la station de base comprend des antennes d'émission-réception BSA1, BSA2 et BSA3 utiles aux transmissions de 30 données vers ou à partir des objets (dispositifs) connectés USR1, USR2 et USR3. Les modules DS, CTR et PF comprennent chacun un ensemble de dispositifs utiles à leur fonctionnements propres, parmi lesquels un ou plusieurs 5 microcontrôleurs, de la mémoire non-volatile, de la mémoire de travail volatile à accès rapide, des circuits d'horloges, un ou plusieurs circuits de remise à zéro et de supervision d'alimentation, des ports d'extension et de contrôle, etc. L'ensemble de ces circuits, aujourd'hui communs à tout dispositif électronique classiquement intégré 5 et/ou embarqué, n'est pas décrit plus encore ici puisque ne participant pas à la compréhension de l'invention qui consiste en une méthode de transmission améliorée. Il en va de même pour ce qui concerne l'ensemble des modules internes du dispositif objet connecté qui n'est pas détaillé ici, puisque son détail est inutile à la io compréhension de l'invention. Les dispositifs objets connectés USR1, USR2 et USR3 n'apparaissent en somme ici et chacun que comme un équipement comprenant un dispositif émetteur-récepteur disposant de n antennes d'émission / réception UAn utilisables aussi bien en émission et en réception selon des combinaisons pour lesquelles chaque antenne parmi les n antennes UAn émet / 15 reçoit ou n'émet pas / ne reçoit pas de signaux électromagnétiques. Chacun des liens entre la ou les antennes d'émission / réception (par exemple BSA1, BSA2 et BSA3) de la station de base et l'une des antennes d'émission / réception UA1, UA2, UA3, etc. définit un canal de transmission B parmi l'ensemble des canaux Bj de transmissions disponibles du système complet SYS. 20 Il convient d'interpréter le terme « canal de transmission disponible » un canal de transmission configuré pour être utilisable à un instant donné dans le système complet SYST de transmission décrit. Il est à noter qu'il n'est pas fait mention des moyens d'alimentation électrique (depuis le secteur ou par batterie) qui pourront être considérés comme 25 classiques ou usuels à la date de l'invention. Avantageusement et selon des variantes, les antennes d'émission / réception BSA1, BSA2, BSA3, BSAn opérent simultanément ou séquentiellement. Selon l'exemple de mode de réalisation de l'invention représenté, le dispositif objet connecté USR1 comprend trois antennes d'émission / réception UA1, 30 UA2 et UA3 utiles aux transmissions numériques avec la station de base BASE, le dispositif USR2 comprend deux antennes UA4 et UA5 et le dispositif USR3 ne 6 comprend qu'une seule antenne UA6. Evidemment, d'autres configurations peuvent exister et ce mode de réalisation n'est qu'un exemple visant à illustrer une diversité de configurations possibles pour les objets connectés USRi présents dans le système de communication SYST. 5 Les communications électromagnétiques entre la station de base BASE et les objets connectés USR1, USR2 et USR3 sont donc opérées selon des canaux de communication B1, B2, B3, B4, Bj respectivement définis par les trajets BSA1- UA1, BSA1-UA2 et BSA1-UA3, à titre d'exemples, entre les antennes d'émission / réception. Pour des raisons de clarté du dessin, les canaux Bj ne sont pas tous représentés sur la figure FIG.1. La figure 2 est un diagramme illustrant des étapes principales d'une méthode de transmission sans fil dans le système SYST décrit par la figure 1, et selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. 15 A l'étape SO, le système de transmission de la figure 1 comprenant l'équipement émetteur-récepteur station de base BASE et les équipements émetteurs-récepteurs objets connectés USR1, USR2 et USR3 sont initialisés pour être notamment opérationnels en termes de capacité d'émission, de réception et de 20 détection. C'est-à-dire que l'ensemble des dispositifs internes à chacun des équipements BASE et USR1, USR2 et USR3 est initialisé et que les dispositifs BASE et USR1, USR2, USR3 sont prêts à la réalisation des étapes essentielles de la méthode selon l'invention. De la même façon, les unités de contrôles des équipements BASE et USR1, USR2 et USR3 sont fonctionnelles et exécutent le cas 25 échéant l'ensemble des routines logicielles utiles à leurs fonctionnements respectifs. Il en est de même pour chacun des éventuels autres objets connectés USRi susceptibles d'être connectés au réseau ainsi constitué. Afin d'accroître l'efficacité spectrale de la transmission de données utiles 30 entre la station de base et chacun des dispositifs objets connectés USRi, la méthode selon l'invention met astucieusement en oeuvre, au cours des étapes S1 et S2 : 7 - une détermination, par la station de base BASE du nombre d'antennes d'émission / réception UAn de chacun des objets connectés USRi, - une détermination d'un poids de chacune des antennes (encore appelé communément poids ou poids binaire) affecté à chacune des antennes s d'émission / réceptions UAn dans une des séquences binaires à transmettre (en émission ou réception) dans le cas d'un dispositif objet connecté à plusieurs antennes, et, - une détermination, par la station de base BASE, et pour chacune des antennes d'émission / réception UAn, d'une information représentative io d'un identifiant unique MACi de matériel associé au dispositif objet connecté, telle qu'une adresse MAC du dispositif USRi, à titre d'exemple. Ces opérations sont réalisées à l'occasion d'une phase globale is d'estimation et d'identification (étape S1) de tous les canaux Bj disponibles entre la station de base BASE et l'ensemble des dispositifs objets connectés USRi accessibles dans le système. A cette étape S1, la station de base BASE diffuse, lors d'une étape 20 d'émission vers l'ensemble des dispositifs en présence, des signaux pilotes interprétés comme tels par les dispositifs objets connectés USRi. Chacun des dispositifs objets-connectés USRi exploite le signal reçu et les pilotes envoyés par la station de base BASE pour estimer ses canaux de transmissions de données Bj entre la station de base et lui-même. Chacune des antennes UM , UA2, UAn diffuse 25 alors à son tour des signaux pilotes connus de la station de base BASE. La station de base BASE estime alors les différents canaux et les associe au dispositif objet connecté USRi correspondant, ainsi qu'à un identifiant unique de matériel en correspondance de ce dispositif objet connecté, tel que son adresse MAC MACi, par exemple. 30 Cette phase peut être utilisée pour estimer tous les canaux Bj entre la station de base BASE et les différents dispositifs objets connectés USRi. Une orthogonalité entre les différents objets connectés est cependant nécessaire pour éviter des collisions ou interférences lors de la phase de transmission des signaux 8 pilotes. Lorsque la station de base BASE diffuse des signaux pilotes, chaque objet connecté estime pour ce faire les canaux entre la station de base et lui-même et définit une valeur aléatoire (par tirage au sort). Cette valeur sera alors utilisée pour initialiser un compteur de temps propre à l'objet connecté, pour définir alors un intervalle de temps à utiliser pour transmettre vers la station de base BASE. Chacun des objets connectés USRI diffuse ainsi vers la station de base à un instant différent, lequel instant découle de la valeur de compteur de temps « tirée au sort » en correspondance. 10 Lors de ces échanges, les différents objets connectés USRi transmettent chacun un identifiant unique de matériel MACi à la station de base BASE, tel qu'une adresse MAC, par exemple. L'adresse MAC (de l'acronyme anglais signifiant « Media Control Access »), parfois nommée « adresse physique » est un identifiant unique stocké sur un dispositif matériel prévu pour être connecté à un réseau de 15 transmission de données. A moins qu'elle n'ait été modifiée par un utilisateur, une adresse MAC est réputée être un identifiant unique au monde. La couche dite « couche MAC » dépendante du matériel, constitue ainsi la partie inférieure de la couche de liaison du modèle OSI. Cette couche insère et traite ces adresses MAC au sein des trames transmises selon l'art antérieur. 20 Selon une variante, l'identifiant unique de matériel propre à chaque objet connecté USRi n'est pas une adresse MAC au sens communément admis, mais n'importe quel autre identifiant unique de matériel, tel qu'un simple numéro ou une simple chaine alphanumérique par exemple, si tant est qu'elle apparaisse vraiment de façon unique dans le réseau SYS et idéalement dans l'absolu. 25 La station de base BASE procède alors, lors d'une étape de calibration S2, à la construction et à l'enregistrement d'une table de correspondance TAB entre au moins deux identifiants MACi uniques de dispositifs objets connectés USRi (émetteurs ou récepteurs) parmi la pluralité de dispositifs USRi et au moins deux canaux Bj disponibles. En effet, il est possible de contrôler la directivité des faisceaux 30 d'émission pour cibler une ou plusieurs des antennes UAi des objets connectés USRi, grâce à la connaissance de chacun des canaux de transmission Bj disponibles. Ainsi, quand l'émetteur BASE souhaite adresser un récepteur en particulier, il lui suffit d'utiliser le ou les canaux Bj pour que les faisceaux d'émission 9 soient dirigés vers la ou les antennes UAn en réception du dispositif en réception USRi. Il est ainsi possible de s'affranchir d'avoir à transmettre, à l'étape de transmission S3, une information unique (adresse) pour chacun du ou des 5 destinataires puisque la directivité des faisceaux d'ondes électromagnétiques de transmission propres aux canaux Bj est configurée après la phase de détection et d'estimation permet de les adresser en les ciblant précisément, grâce aux techniques de focalisation mises en oeuvre par le module de précodage PF. Avantageusement, cela permet en outre d'améliorer la sécurité des échanges entre la station de base BASE et les dispositifs objets connectés USRi. En effet, dans le cas d'une interception d'un signal normalement transmis dans le système de communication SYST par un dispositif extérieur (soit un dispositif espion, par exemple), il ne sera pas possible pour ce dernier d'identifier le ou les destinataires du signal intercepté. 15 Ce principe d'adressage, sans avoir à transmettre un identifiant unique (adresse de destinataire) dans les données, peut être également utilisé dans le sens inverse, à savoir d'un dispositif connecté USRi vers la station de base BASE. Le principe de transmission selon l'invention peut en outre concerner des 20 échanges entre deux dispositifs objets connectés USRi ou encore entre deux stations de base telles que la station BASE et un dispositif similaire opérant dans le système SYST. Quand la méthode selon l'invention est utilisée dans les deux sens de transmission du système vu globalement, on peut considérer qu'il est possible de 25 communiquer au sein du système en s'affranchissant d'avoir à transmettre des identifiants uniques d'émetteur(s) aussi bien que de récepteur(s) puisque chacun des dispositifs du système est susceptible de contenir une table de configuration similaire à la table TAB de la station de base BASE et établissant des correspondances entre des identifiants uniques (adresses MAC, par exemple) et des canaux Bj de 30 transmissions, configurés après la phase de détection et d'estimation de canal. Les 10 canaux Bj correspondant chacun à des paramètres de directivité d'un ou plusieurs faisceaux, selon une configuration propre à chacun. Ces différentes étapes constituent ensemble une phase dite de calibration préalable à la transmission de données utiles. 5 Avantageusement, et grâce à la création d'une table TAB de correspondance selon la procédure précédemment décrite, il est possible de transmettre, à l'étape de transmission S3, des données utiles entre la station de base BASE et l'un quelconque des objets connectés USRi, prévu comme destinataire de ces données, sans avoir à transmettre d'identifiant unique MACi de l'objet connecté lo destinataire des données. Cette aptitude à transmettre des données utiles sans « adresse » du destinataire, autre que celle définie par le canal ou les canaux mis en oeuvre pour cibler un ou plusieurs objets connectés lors de la transmission d'une donnée utile, permet d'accroître le volume des données sur chacun des canaux de transmission Bj du système de transmission de données. 15 Avantageusement encore, la mise en oeuvre de l'invention permet d'améliorer la sécurité des transmissions puisqu'un dispositif espion qui serait configuré pour intercepter tout ou partie de celles-ci ne pourraient déterminer à quel(s) dispositif(s) (objet connecté ou station de base) elles sont adressées. Selon un mode de réalisation de l'invention, le pré-codage, visant à diriger 20 les émissions radioélectriques en correspondances des différents canaux Bj vers une antenne en réception UAn, est réalisé par des opérations usuelles de traitement du signal, bien connues de l'homme du métier des transmissions numériques. Bien évidemment les objets connectés peuvent mettre en oeuvre et / ou utiliser une modulation spatiale ou non. Par exemple, l'objet connecté USR3 de la 25 figure FIG.1 ne dispose que d'une seule antenne UA6 et n'utilise donc pas de modulation spatiale. L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrit mais à toute méthode de transmission de données entre au moins un émetteur et une pluralité de récepteurs comprenant une étape de détection et d'estimation de 30 l'ensemble des canaux disponibles entre un émetteur et chacun des récepteurs, suivie d'une étape de construction d'une table de correspondances entre au moins deux 11 identifiants unique de récepteurs parmi une pluralité de récepteurs et au moins deux canaux parmi les canaux disponibles, ainsi qu'une étape subséquente de transmission de données entre l'émetteur et au moins un des récepteurs, via au moins un des canaux disponibles, la transmission de données étant alors dépourvue de 5 transmission d'un REVENDICATIONS1. Méthode de transmission de données entre au moins un émetteur (BASE) et une pluralité de récepteurs (USRi) comprenant une étape s d'estimation de l'ensemble des canaux (Bj) disponibles entre ledit émetteur (BASE) et chacun desdits récepteurs (USRi), ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: - une étape de construction d'une table de correspondance entre au moins deux identifiants uniques de récepteurs (MACi) parmi ladite pluralité de récepteurs (USRi) et au moins deux canaux parmi lesdits canaux (Bj) disponibles, et, - une étape de transmission de données entre ledit émetteur (BASE) et au moins un desdits récepteurs (USRi), via au moins un desdits canaux (Bj) disponibles, ladite transmission de données étant dépourvue de transmission 15 d'un quelconque identifiant unique (MACi) de récepteur. 2. Système de transmission de données entre au moins un émetteur (BASE) et une pluralité de récepteurs (USRi) comprenant un module adapté à une estimation de l'ensemble des canaux (Bj) disponibles entre ledit émetteur 20 (BASE) et chacun desdits récepteurs (USRi), ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - une table de correspondance entre au moins deux identifiants (MACi) de récepteurs (USRi) parmi ladite pluralité de récepteurs (USRi) et au moins deux canaux parmi lesdits canaux (Bj) disponibles, et, 25 - un module de transmission de données entre ledit émetteur (BASE) et au moins un desdits récepteurs (USRi), via au moins un desdits canaux (Bj) disponibles, ledit module de transmission étant adapté une transmission de données dépourvue d'une transmission d'un quelconque identifiant unique (MACi) de récepteur (USRi).