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WO2010076481A1 - Procede d'emission de donnees par une entite d'un reseau sans fil et entite - Google Patents

Procede d'emission de donnees par une entite d'un reseau sans fil et entite Download PDF

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Publication number
WO2010076481A1
WO2010076481A1 PCT/FR2009/052535 FR2009052535W WO2010076481A1 WO 2010076481 A1 WO2010076481 A1 WO 2010076481A1 FR 2009052535 W FR2009052535 W FR 2009052535W WO 2010076481 A1 WO2010076481 A1 WO 2010076481A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preamble
entity
access point
transmitting
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2009/052535
Other languages
English (en)
Inventor
Laurent Cariou
Philippe Christin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
Publication of WO2010076481A1 publication Critical patent/WO2010076481A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0833—Random access procedures, e.g. with 4-step access
    • H04W74/0841—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment
    • H04W74/085—Random access procedures, e.g. with 4-step access with collision treatment collision avoidance

Definitions

  • the present invention relates to the field of telecommunications.
  • the invention relates more particularly to access techniques to a wireless network.
  • Stations associated with a wireless network access point exchange information with this access point via a common radio channel.
  • a station must be understood as being able to be fixed, portable or mobile equipment.
  • the most common examples are a computer, a phone and a portable assistant (PDA).
  • PDA portable assistant
  • an entity is either a station or an access point.
  • the invention applies more particularly, but not only, to networks of the WIFI type, that is to say in accordance with one of the standards of the group 802.1 Ix, or of the WPAN type (Wireless Personal Area Networks: Bluetooth, Infrared, Zigbee ). According to these standards, access to the radio channel is managed by the MAC layer. Access management must resolve collision cases.
  • each STAI station, ST A2 station, and AP access point entity listen for the channel for a random backoff time that follows a fixed DIFS time before to transmit a data frame TRA: if the channel is free after a certain duration DIFS + backoff associated with it, it can access the channel and thus start transmitting information,
  • contention techniques have several disadvantages. They impose the presence of unused periods during which a station that wants to transmit listens first to the radio channel to determine if it is free. Collision detection occurs only after the fact, there is no collision prevention. They require to multiplex in time the transmission and listening phases of the channel to detect collisions, they therefore impact the total transmission rate. Presentation of the invention
  • the invention proposes a method of transmitting data frames, transmitted by a common radio channel between entities of a wireless network which makes it possible to improve the treatment of collisions.
  • the subject of the invention is a method for transmitting data frames, transmitted by a common radio channel between entities of a wireless network, characterized in that: a data frame sent by an entity is preceded by a header and a preamble for use by a physical layer, the preamble contains information for synchronizing a receiving entity of the frame and for estimating the propagation channel; the preamble further comprises identification information; of the transmitting entity of the frame.
  • the invention further relates to an entity for implementing a method according to the invention.
  • an entity capable of communicating with a wireless network, via a radio channel is adapted according to the invention to implement a method of transmitting data frames.
  • the entity includes receiving means and data frame sending means preceded by a header and a preamble for use by a physical layer, the preamble comprising information for synchronizing a receiver of the frame and to estimate the propagation channel.
  • the entity is adapted in that: the transmission means is adapted to transmit a preamble further comprising identification information of the entity.
  • the detection of two different identities for data received over the same time period less than the duration of two data frames makes it possible to determine that there is a collision between frames transmitted by the radio channel.
  • the preamble is part of a frame exploited by a PHY physical layer, which makes it possible to determine the identity of the transmitting entity much faster than by exploiting identity information contained in a frame operated by a so-called access layer. MAC.
  • the preamble is a PLCP preamble adapted to include an identification of the transmitting entity. The exploitation of this identification information is therefore done at the level of the PLCP sub-layer of the PHY physical layer and no longer at the level of the MAC layer. Knowledge of the identity of the entity that occupies the channel is therefore much faster.
  • a listening entity can transmit simultaneously. In this case, if this entity receives a frame with an identification different from its own, it can conclude very quickly to a collision with its transmitted data.
  • the current systems respect a layered division including in particular a PHY physical layer and a MAC medium access layer. These two layers are partitioned.
  • the MAC layer defines techniques to organize the transmission of data from different users, to manage access to the channel, to manage collisions, to manage acknowledgments and retransmissions, to identify stations (address field of the MAC head of the MAC frame).
  • the PHY physical layer defines techniques for providing data transmission at a fixed rate: the PLCP sublayer of the PHY physical layer defines synchronization and channel estimation. In this organization, the PLCP sublayer of the PHY layer has only the functions of synchronization, channel estimation, parameterization of the techniques of the PHY layer used. This partitioning impacts the rate of transmitted data. For example, the acknowledgment of a data frame takes place only after the complete reception of the acknowledgment frame managed by the MAC layer and in particular the decoding of the source and destination MAC addresses.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that, upon receipt of the data frame transmitted by the station, the point access sends a preamble which includes a copy of the identification information (ID) of the station transmitting the frame.
  • ID identification information
  • the transmission of the preamble occurs as soon as the access point receives the first symbols of the header, for example PLCP Header with reference to the standard IEEE802.i l. As soon as the access point recognizes the PLCP header, it issues the preamble. Thus, any station that is in the coverage of the access point is informed of the occupation of the channel, even if it is a station hidden from the first station. The risk of collision between the first station and a second hidden station is therefore substantially reduced because the access point somehow extends the propagation area of the emission of the first station by issuing a preamble upon receipt of the first station. 'on your mind. In addition, any station can determine the identification of the transmitting station by exploiting the identification information field contained in the preamble re-issued by the access point.
  • the insertion of the identification information of the station (transmitting station) is particularly advantageous for this station (transmitting station) since it allows this station to quickly recognize that it is at the origin of this frame and that it is not another station that occupies the channel.
  • the avoidance mechanism of the invention is integrated in any data frame and avoids the use of control frames dedicated to avoidance signaling which causes an overhead because these frames do not carry any data frame. data.
  • a method for transmitting data frames according to the invention is such that the synchronization information encodes the identification of the transmitting station.
  • the synchronization information is contained in an STF sequence which contains a basic pattern repeated several times. This sequence is used in this mode not only to synchronize the receiver but also to encode the identification of the transmitting station.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that the identification of the transmitting stations is coded by a code selected from a set of codes, the selection of the codes is such that those These show a high autocorrelation value compared to the cross-correlation values between the selected codes.
  • the high autocorrelation values compared to the cross correlation values allow a receiver to implement a synchronization function based on correlation calculations.
  • the high autocorrelation values furthermore make it possible, without disturbing the synchronization search, to determine the identification of a transmitting station with a minimum of false identifications by performing a correlation calculation between the received code and successively the various selected codes. The identification is therefore safe.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that the codes consist of a succession of patterns each taken from N basic patterns.
  • the code is therefore the combination of the different successive patterns.
  • N typically less than ten
  • the small number of basic patterns therefore limits the number of correlation calculations for each code pattern.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that the access point transmits a preamble containing the identification of the access point, as soon as the access point detects two correlation peaks over the duration of a pattern of a code when receiving a preamble.
  • the detection of two correlation peaks is an indicator of a collision between two emissions from two different stations. Indeed, the two peaks reflect the fact that there are two different basic patterns that resemble the pattern received and therefore that there are two different identification values for the received data. This received data therefore comes from two different transmitting stations.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that the preamble emitted by the access point further comprises a collision information.
  • the collision information is according to the invention coded by the LTF sequence which contains two fields Ti and T 2 .
  • the detection of this information by a station makes it possible to increase the confidence attributed to the detection of two correlation peaks.
  • a method for transmitting data frames according to the invention is such that the preamble transmitted by the access point further comprises a channel occupancy information.
  • the occupancy information is according to the invention coded by the LTF sequence which contains two fields Ti and T 2 . The detection of this information by a station directly allows to know the state of the channel and to update a procedure of access to the channel.
  • a data frame transmission method is such that a data frame sent by an entity, received in an integrity manner by an access point to the wireless network, is acknowledged by this access point by transmitting a preamble which includes information for synchronizing a preamble receiver, information for estimating the propagation channel and an acknowledgment information.
  • the transmitting entity of the frame therefore has confirmation that its frame has been correctly received by the access point and that it has not, in particular, been the subject of a collision.
  • Acknowledgment is typically generated at a PHY physical layer and no longer at a MAC access layer.
  • This acknowledgment is particularly advantageous in that it intervenes quickly, because it is generated by the PLCP sub-layer of the PHY physical layer as soon as the FEC decoding of the received data.
  • a method of transmitting data frames according to the invention is such that the preamble further comprises identification information of the transmitting entity of the frame.
  • the identification information is encoded by the short STF sequence which contains according to the standard a basic pattern repeated several times. This sequence is used in this mode not only to synchronize the receiver but also to encode the identification of the transmitting entity of the data frame.
  • the addition of the identity of the issuing entity in the acknowledgment issued by the access point makes it possible to increase the robustness of the acknowledgment process.
  • an entity according to the invention further comprises a dedicated transmission channel and a dedicated reception channel coupled to a dedicated antenna to form dedicated channels independent of the transmitting means and the receiving means coupled to another antenna.
  • the presence of a dedicated reception channel coupled to a dedicated antenna allows an entity to listen to the channel simultaneously to a transmission by the data frame transmission means.
  • the entity can detect very quickly if its transmitted data is the subject of a collision by detecting by means of the dedicated reception chain, the identification information contained in the received data. If these credentials identify an entity other than that entity, then the data from that entity is subject to a collision.
  • the various previous embodiments may be combined or not with one or more of these modes to define another embodiment.
  • the invention further relates to a telecommunication system adapted for implementing a method according to the invention.
  • a telecommunication system comprises an entity according to the invention.
  • the steps of the method for transmitting data frames are determined by the instructions of a data frame transmission program incorporated in an electronic circuit such as a chip itself that can be arranged in an electronic device. such as an access point of a wireless network or a station able to communicate with a wireless network via an access point.
  • the method of transmitting data frames according to the invention can equally well be implemented when this program is loaded into a computing device such as a processor or equivalent whose operation is then controlled by the execution of the program.
  • the invention also applies to a computer program, including a computer program on or in an information carrier, adapted to implement the invention.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other form desirable to implement a method according to the invention.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a magnetic recording medium, for example a floppy disk or a disk. hard.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
  • the program may be translated into a transmissible form such as an electrical or optical signal, which may be routed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • a transmissible form such as an electrical or optical signal
  • the program according to the invention can be downloaded in particular on an Internet type network.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a basic service set (BSS) infrastructure of STA, STA2 stations of a wireless radio system comprising a PA access point, the STA2 station being hidden from the STAL station, described with reference to FIG. prior art.
  • Figure 2 is a diagram illustrating a basic CSMA / CA contention prevention method, described with reference to the prior art.
  • BSS basic service set
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a collision, with a basic contention collision prevention method described with reference to the prior art.
  • FIG. 4 is a diagram of a frame transmitted at the level of a physical layer PHY according to the invention.
  • FIG. 5 illustrates an STF sequence which contains a repeated repeated basic pattern used to encode the identification of the transmitting station
  • Fig. 6 illustrates a STF sequence which contains a repeated repeated basic pattern used to encode the STAl transmit station identification.
  • FIG. 7 illustrates the detection of two correlation peaks for different sub-sequences, which is an indicator of a collision between two transmissions originating from the two different stations STAl and ST A2.
  • FIG. 8 illustrates the coverage extension function provided by a method according to the invention, due to the transmission of a HEA header by the access point AP as soon as it receives the header of the transmitting station STAl.
  • FIG. 9 illustrates the coverage extension function provided by a method according to the invention, due to the transmission of a HEA header adapted by the AP access point as soon as it receives the signal. head of the station transmits STAL.
  • FIG. 10 illustrates a mode in which the header transmitted by the access point AP is different from the header received from the transmitting station STAl.
  • Fig. 11 illustrates a mode in which a data frame received in integrity by a receiving entity is acknowledged by sending a PLCP preamble Ack, generated at the physical layer.
  • Fig. 12 illustrates a mode in which an aggregated data frame received in integrity by a receiving entity is acknowledged by issuing a PLCP Ack preamble after each data field generated at the physical layer.
  • Figure 13 is a diagram of an entity suitable for implementing a method according to the invention. Description of an embodiment of the invention
  • a STAL station accesses a wireless network using the AP access point
  • the STAL station has previously associated with the access point AP and possibly authenticated with this access point according to known procedures.
  • the STAL station transmits data that the access point transfers to a destination not shown With reference to FIG. 4, the data DATA is encapsulated in a frame
  • TR PHY which typically starts with an HEA header preceded by a PRE preamble, typically according to the specifications of the PLC (Physical Layer Convergence Protocol) convergence layer of the MAC specifications of the 802.1 Ix standard described in the document P802.11-REVma-D9.0.
  • the preamble contains STF, LTF sequences for synchronizing a receive entity of the frame and for estimating the propagation channel.
  • the preamble further comprises identification information ID of the transmitting entity STAl of the TR PHY frame.
  • the synchronization information encodes the identification of the transmitting station.
  • the synchronization information is contained in an STF sequence which contains a basic pattern repeated several times, illustrated by Figure 5. This sequence is used in this mode not only to synchronize the receiver but in addition to encode the identification ID of the transmitting station.
  • the identification of a transmitting station STAl is coded by a code selected from a set of codes. The selection of the codes is such that they have a high autocorrelation value compared to the intercorrelation values between the selected codes.
  • C m (k) the k th element of the ulll sequence CAZAC of length Nu.
  • Nu Nu different CAZAC sequences of Naked length, respecting the excellent properties of autocorrelation and intercorrelation.
  • each of the ten basic sequences of 800 ns constituting an STF sequence has a length of sixteen samples.
  • N 16 different CAZAC sequences respecting the autocorrelation and intercorrelation properties that determine sixteen basic motifs.
  • the coding of the identification of the STAL station corresponds to a code which can for example be written in the form:
  • the coding of the identification of the station STA2 corresponds to a code which can for example be written in the form
  • the entity that receives the TR PHY frame transmitted by the STAL station performs a correlation between the received code and the various basic patterns retained, S1, S2 and S3 according to the example.
  • the receiving entity is the access point
  • the AP then calculates the correlation between each sub-sequence t, the received STF sequence and the various basic patterns retained.
  • the maximum correlation peak between the different values calculated for a given sub-sequence makes it possible to determine the basic pattern that corresponds to the received sub-sequence.
  • the final code is thus determined by the detection of the maximum peaks for each of the sub-sequences. For the example, the method thus finds the code Sl S3 Sl S2 Sl Sl S3 Sl Sl S2 which gives the identification of STAl.
  • the high autocorrelation values compared to the cross correlation values make it possible to determine the identification of an emitted station with a minimum of false identifications by selecting, for each subsequence received, the basic pattern that corresponds to the maximum correlation peak.
  • STA2 Station is hidden from the STAL station, it does not receive the frame transmitted by STAL and can therefore detect that the channel is occupied by the transmission of the STAL station.
  • the STA2 station may simultaneously transmit to the STAL station
  • the access point detects two correlation peaks over the duration of a pattern of a code when receiving a preamble (which actually combines two preambles) as shown in Figure 7
  • the detection of two correlation peaks is an indicator of a collision between two emissions from the two different stations STAl and STA2
  • the two peaks reflect the fact that there has two different basic patterns that resemble the pattern received and therefore there are two different identification values for the received data. This received data therefore comes from two different broadcast stations.
  • the access point detects two correlation peaks when the basic patterns are different and a peak of correlation when the basic patterns are identical.
  • the method thus finds the code Sl S3 Sl S2 Sl Sl S3 Sl Sl S 2 which gives the identification of STAl and the code Sl Sl S2 Sl Sl S3 S1 Sl S2 S3 which gives the identification of STA2.
  • the access point transmits a preamble containing the identification of the access point, as soon as it detects two correlation peaks over the duration of a pattern of a code when the receipt of a preamble (which actually combines two preambles).
  • the access point By issuing a preamble comprising an identification information of the access point as soon as it detects this anomaly, the access point thus allows the transmitting stations STAl and ST A2 which receive this preamble to detect in their turn that there has a collision.
  • the access point AP transmits a header HEA as soon as it receives the header of the STAL station, to prevent a collision.
  • the transmission of this header HEA is shifted in time of the reception and decoding moment of the header received from the STAL station; that is, as soon as the receiver recognizes the STAL header.
  • the header may be preceded by a PRE preamble.
  • the header emitted by the access point AP may be a copy of the header received from the STAL station, the access point AP then acts as a relay with transmission of the head received.
  • This embodiment makes it possible to have a simple implementation. However, it has the disadvantage of bringing to the knowledge of the hidden station STA2 a channel occupancy time which does not take into account the delay ⁇ between the reception / decoding of the STAI header and the transmission of the header by the access point AP, this corresponds to the illustration of Figure 8.
  • the header transmitted by the access point AP is different from the header received from the transmitting station STAl.
  • a modification consists in modifying the GIS field so that the duration information it contains takes into account the delay ⁇ .
  • the hidden station STA2 thus determines the real end time of the frame transmitted by the STAL station from the received SIG field. This mode therefore makes it possible to increase the utilization rate of the channel by reducing the BUSY time during which it is considered occupied by the STA2 station.
  • the preamble emitted by the access point AP is adapted.
  • the access point adapts the LTF sequence to encode control signal information.
  • the sequence According to the IEEE802.11 standard, the sequence
  • the LTF includes two fields that contain the same information.
  • the sequence LTF comprises two fields of values that may be different and whose combination encodes a state of control signals: T1, T1: codes the busy state of the channel.
  • T1 codes the detection of a collision on the channel, Ti is different from T 2 .
  • T2 indicates that the preamble is an acknowledgment preamble.
  • T2 indicates that the corresponding frame comprises data, T
  • the acknowledgment of a data frame is generated at the level of the MAC layer.
  • a data frame received in an integrity manner by a receiving entity is acknowledged by means of the transmission of a PLCP preamble generated at the physical layer and more particularly the PLCP sublayer.
  • Acknowledgment is generated at a PHY physical layer and no longer at a MAC access layer as in the prior art.
  • the PLCP Ack preamble includes information for synchronizing a preamble receiver, information for estimating the propagation channel, and acknowledgment information. Acknowledgment is encoded by the fields of the LTF sequence as previously seen.
  • the acknowledgment is typically sent after an inter-frame time interval Ack_IFS.
  • the preamble sent by the receiving entity comprises identification information of the entity transmitting the frame.
  • the transmitting entity of the frame therefore has confirmation that its frame has been correctly received by the access point and that it has not, in particular, been the subject of a collision.
  • the identification information is encoded by the short STF sequence (formed of ti, t 2, ... t ⁇ o) which contains a basic pattern repeated several times. This sequence is used in this mode not only to synchronize the receiver but also to encode the identification of the transmitting entity of the data frame.
  • This acknowledgment is particularly advantageous in that it intervenes quickly, because it is generated by the PLCP sub-layer of the PHY physical layer as soon as the FEC decoding of the received data.
  • an aggregated data frame received in an integrity manner by a receiving entity is acknowledged by sending a PLCP Ack preamble after each field of data of the frame, generated at the level of the physical layer.
  • Figure 13 is a diagram of an entity suitable for implementing a method according to the invention.
  • the entity is able to communicate with a wireless network, via a radio channel, typically in accordance with a standard 1EEE802.11 x.
  • the entity is adapted to implement a method according to the invention.
  • the adapted entity ENT comprises, according to known techniques, a transmission channel EM and a reception channel RE respectively coupled to a transmitting antenna TX and a reception antenna RX as well as to a computer PRO. These strings are typically compliant with the 802.11 standard PHY Physical Layer description. These chains are found, for example, in a component of the AR5002X series or the AR5OO8X series of the Atheros company.
  • the entity ENT is able to receive and transmit a data frame preceded by a header and a preamble, the preamble containing information for synchronizing a receiver of the frame and for estimating the propagation channel.
  • the entity ENT is adapted in that the computer PRO is adapted to issue a preamble PRE further comprising identification information of the entity.
  • This adaptation consists of an LPre software module which makes it possible to code the identity ID of the entity typically by means of the STF sequence as described previously and illustrated in FIG.
  • the entity is further adapted in that it comprises a dedicated transmission channel coupled to a TXA dedicated transmission antenna to form a dedicated transmission channel independent of the EM transmission channel coupled to the antenna TX broadcast.
  • This transmission channel is particularly interesting in the case of an access point. It allows the access point to issue a preamble which comprises, according to a particular mode, a copy of the identification information of the sending station of the frame upon reception by the reception channel RE of the transmitted data frame. by the station.
  • the transmission of the preamble occurs as soon as the access point receives the first symbols of the header, for example PLCP Header with reference to the standard IEEE802.i l.
  • any station that is in the coverage of the access point is informed of the occupation of the channel, even if it is a hidden station of the transmitting station.
  • the risk of collision between the transmitting station and a hidden station is therefore substantially reduced because the access point somehow extends the transmission propagation zone of the transmitting station by issuing a preamble upon receipt of the transmission station. on your mind.
  • any station can determine the identification of the transmitting station by exploiting the identification information field contained in the preamble re-issued by the access point.
  • the dedicated transmission channel allows the access point to acknowledge a data frame received in an integrity manner, by means of the transmission of a preamble which includes information for synchronizing a receiver of the preamble, information for estimating the propagation channel and identification information of the transmitting entity of the frame.
  • the transmitting entity of the frame therefore has confirmation that its frame has been correctly received by the access point and that it has not, in particular, been the subject of a collision.
  • Acknowledgment is typically generated at a PHY physical layer and no longer at a MAC access layer.
  • the information identification is encoded by the short sequence STF (formed of t
  • This sequence is used in this mode not only to synchronize the receiver but also to encode the identification of the transmitting entity of the data frame.
  • This acknowledgment is particularly advantageous in that it intervenes quickly, because it is generated by the PLCP sub-layer of the PHY physical layer as soon as the FEC decoding of the received data.
  • the entity furthermore comprises, as illustrated in FIG. 13, a dedicated reception channel coupled to a dedicated reception antenna RXA to form a dedicated reception channel independent of the reception channel RE coupled to the reception antenna RX. .
  • a dedicated reception channel coupled to a dedicated antenna allows an entity to listen to the channel simultaneously to a transmission by the transmission channel of a data frame.
  • the entity can detect very quickly if its transmitted data is the subject of a collision by detecting by means of the dedicated reception chain, the identification information contained in the received data. If these credentials identify an entity other than that entity, then the data from that entity is subject to a collision.
  • the detection of the identification information is typically done by a correlation calculation using the calculator PRO according to a previously described method.
  • the access point transmits a preamble containing the identification of the access point by means of its dedicated transmission chain, as soon as the access point detects a collision.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé d'émission de trames de données, transmises par un canal radio commun entre entités d'un réseau sans fil. Les trames de données (TR PHY) émises par une entité sont précédées d'un en-tête (HEA) et d'un préambule (PRE) destinés à être exploités par une couche physique. Le préambule (PRE) contient des informations pour synchroniser une entité réceptrice de la trame et pour estimer le canal de propagation ainsi qu'une information d'identification (ID) de l'entité émettrice de la trame.

Description

Procédé d'émission de données par une entité d'un réseau sans fil et entité
Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine des télécommunications. L'invention concerne plus particulièrement les techniques d'accès à un réseau sans fil. Des stations associées avec un point d'accès du réseau sans fil échangent de l'information avec ce point d'accès via un canal radio commun. Une station doit être comprise comme pouvant être un équipement fixe, portable ou mobile. Les exemples les plus courants sont un ordinateur, un téléphone et un assistant portable (PDA). Dans le présent document, une entité désigne indifféremment une station ou un point d'accès.
L'invention s'applique plus particulièrement mais pas uniquement, à des réseaux de type WIFI, c'est-à-dire conforme à une des normes du groupe 802.1 Ix, ou de type WPAN (Wireless Personal Area Networks : Bluetooth, Infrarouge, Zigbee,...). Selon ces standards, l'accès au canal radio est géré par la couche MAC. La gestion de l'accès doit permettre de résoudre les cas de collision. Art antérieur
Au sein d'une même infrastructure BSS (basic service set) de stations d'un système radio sans fil illustré par la figure 1, conforme aux spécifications de base du standard IEEE 802.11 définies dans le document P802.11-REVma-D9.0, le point d'accès AP et les stations STAl, STA2 qui lui sont associées échangent de l'information sur la même bande de fréquence. Pour multiplexer les échanges entre ces entités dans le temps, il existe des méthodes connues. Les techniques d'accès au canal par contention CSMA/CA illustrées par la figure 2 imposent que chaque entité, station STAl, station ST A2 et point d'accès AP, écoute le canal pendant une durée aléatoire backoff qui suit une durée fixe DIFS avant de transmettre une trame de données TRA : si le canal est libre au bout d'une certaine durée DIFS+backoff qui lui est associée, elle peut accéder au canal et donc commencer à transmettre de l'information,
- si le canal n'est pas libre Busy_Med, elle attend que celui-ci soit libre pour reprendre le décompte du backoff après une durée DIFS et postuler pour accéder au canal.
Il peut arriver que plusieurs entités accèdent au canal en même temps et émettent simultanément sur le canal. L'information émise est alors perdue, on parle de collisions. Ces collisions surviennent : en référence à la figure 3, lorsque les compteurs de backoff associés à deux entités ENT2 et ENT3 sont identiques ; ces deux entités vont accéder au canal au même instant. Il y a collision Coll. entre les trames TRA émises ou, en référence à la figure 1, lorsque deux stations STAl et ST A2 se trouvent de part et d'autre du point d'accès AP et suffisamment éloignées l'une de l'autre pour ne pas détecter la transmission émanant de l'autre station ; on parle de stations cachées. Dans ce cas la station STAl, respectivement la station STA2, considère le canal comme libre et accède au canal alors que la station cachée STA2, respectivement STAl, peut occuper le canal.
Ces techniques par contention présentent plusieurs inconvénients. Elles imposent la présence de périodes inutilisées pendant lesquelles une station qui veut émettre écoute d'abord le canal radio pour déterminer s'il est libre. La détection des collisions intervient uniquement a posteriori, il n'y a pas de prévention de collision. Elles nécessitent de multiplexer dans le temps les phases de transmission et d'écoute du canal pour détecter les collisions, elles impactent donc le débit de transmission total. Exposé de l'invention
L'invention propose un procédé d'émission de trames de données, transmises par un canal radio commun entre entités d'un réseau sans fil qui permette d'améliorer le traitement des collisions.
Ainsi, l'invention a pour objet un procédé d'émission de trames de données, transmises par un canal radio commun entre entités d'un réseau sans fil, caractérisé en ce que : une trame de données émise par une entité est précédée d'un en-tête et d'un préambule destinés à être exploités par une couche physique, le préambule contient des informations pour synchroniser une entité réceptrice de la trame et pour estimer le canal de propagation, - le préambule comprend en outre une information d'identification de l'entité émettrice de la trame.
L'invention a en outre pour objet une entité pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.
Ainsi, une entité apte à communiquer avec un réseau sans fil, via un canal radio, est adaptée selon l'invention pour mettre en œuvre un procédé d'émission de trames de données. L'entité comprend un moyen de réception et un moyen d'émission de trames de données précédées d'un en-tête et d'un préambule destinés à être exploités par une couche physique, le préambule comprenant des informations pour synchroniser un récepteur de la trame et pour estimer le canal de propagation. L'entité est adaptée en ce que : - le moyen d'émission est adapté pour émettre un préambule comprenant en outre une information d'identification de l'entité. Le procédé et l'entité d'accès conformes à l'invention résolvent le problème posé. En effet, toute entité qui écoute le canal peut déterminer si plusieurs entités sont en train d'émettre en extrayant une identification d'une entité émettrice des données reçues. La détection de deux identités différentes pour des données reçues sur une même période temporelle inférieure à la durée de deux trames de données permet de déterminer qu'il y a une collision entre trames transmises par le canal radio. Le préambule fait partie d'une trame exploitée par une couche physique PHY ce qui permet une détermination de l'identité de l'entité émettrice beaucoup plus rapide qu'en exploitant une information identité contenue dans une trame exploitée par une couche d'accès dite MAC. En référence au standard 802.11, le préambule est un préambule PLCP adapté pour inclure une identification de l'entité émettrice. L'exploitation de cette information d'identification est donc faite au niveau de la sous couche PLCP de la couche physique PHY et non plus au niveau de la couche MAC. La connaissance de l'identité de l'entité qui occupe le canal est par conséquent beaucoup plus rapide. Selon une mise en œuvre particulière, une entité qui écoute peut émettre simultanément. Dans ce cas, si cette entité reçoit une trame avec une identification différente de la sienne, elle peut conclure très rapidement à une collision avec ses données émises.
Les systèmes actuels respectent un découpage en couches comprenant en particulier une couche physique PHY et une couche d'accès au médium MAC. Ces deux couches sont cloisonnées.
La couche MAC définit des techniques visant à organiser la transmission des données des différents utilisateurs, à gérer l'accès au canal, à gérer les collisions, à gérer les acquittements et les retransmissions, à identifier les stations (champ Address de l'en-tête MAC de la trame MAC). La couche physique PHY définit des techniques visant à assurer la transmission de données à un débit fixé : la sous-couche PLCP de la couche physique PHY définie la synchronisation et l'estimation de canal. Dans cette organisation, la sous-couche PLCP de la couche PHY ne possède que des fonctionnalités de synchronisation, d'estimation de canal, de paramétrage des techniques de la couche PHY utilisées. Ce cloisonnement impact le débit des données transmises. Par exemple, l'acquittement d'une trame de données n'intervient qu'après la réception complète de la trame d'acquittement gérée par la couche MAC et en particulier le décodage des adresses MAC source et destination. L'acquittement intervient donc au plus tôt lOμs (durée de la trame MAC) après le début de la trame. Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que, dès réception de la trame de données émise par la station, le point d'accès émet un préambule qui comprend une recopie de l'information d'identification (ID) de la station émettrice de la trame.
L'émission du préambule intervient dès que le point d'accès reçoit les premiers symboles de l'en-tête, par exemple PLCP Header en référence au standard IEEE802.i l. Dès que le point d'accès reconnaît l'en-tête PLCP, il émet le préambule. Ainsi, toute station qui est dans la couverture du point d'accès est informée de l'occupation du canal, même s'il s'agit d'une station cachée de la première station. Le risque de collision entre la première station et une deuxième station cachée est par conséquent sensiblement diminué du fait que le point d'accès étend en quelque sorte la zone de propagation de l'émission de la première station en émettant un préambule dès réception de l'en-tête. En outre, toute station peut déterminer l'identification de la station émettrice en exploitant le champ d'information d'identification contenu dans le préambule re-émis par le point d'accès.
Lors de la re-diffusion de cette trame de données par le point d'accès (entité réceptrice), l'insertion de l'information d'identification de la station (station émettrice) est particulièrement avantageuse pour cette station (station émettrice) puisqu'elle permet à cette station de reconnaître rapidement qu'elle est à l'origine de cette trame et que ce n'est pas une autre station qui occupe le canal.
Selon ce mode, le mécanisme d'évitement de l'invention est intégré à toute trame de données et évite l'utilisation de trames de contrôle dédiées à une signalisation d'évitement qui entraîne une surcharge (overhead) car ces trames ne transportent pas de données.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que les informations de synchronisation codent l'identification de la station émettrice.
En référence au standard 802.11, les informations de synchronisation sont contenues dans une séquence STF qui contient un motif de base répété plusieurs fois. Cette séquence est utilisée selon ce mode non seulement pour synchroniser le récepteur mais en outre pour coder l'identification de la station émettrice.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que l'identification des stations émettrices est codée par un code sélectionné parmi un jeu de codes, la sélection des codes est telle que ceux-ci présentent une forte valeur d'autocorrélation comparativement aux valeurs d'intercorrélation entre les codes sélectionnés.
Les fortes valeurs d'autocorrélation comparativement aux valeurs d'intercorrélation permettent à un récepteur de mettre en œuvre une fonction de synchronisation basée sur des calculs de corrélation. Les fortes valeurs d'autocorrélation permettent en outre, sans perturber la recherche de synchronisation, de déterminer l'identification d'une station émettrice avec un minimum de fausses identifications en effectuant un calcul de corrélation entre le code reçu et successivement les différents codes sélectionnés. L'identification est donc sûre.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que les codes sont constitués d'une succession de motifs pris chacun parmi N motifs de base.
Le code est donc la combinaison des différents motifs successifs. Le choix d'un petit nombre N, typiquement inférieur à dix, permet d'avoir un module de reconnaissance d'identification relativement simple car effectuant par motif du code, un maximum de N calculs de corrélation entre le motif et les motifs de base. Le petit nombre de motifs de base limite donc le nombre de calculs de corrélation pour chaque motif du code.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que le point d'accès émet un préambule contenant l'identification du point d'accès, dès que le point d'accès détecte deux pics de corrélation sur la durée d'un motif d'un code lors de la réception d'un préambule. La détection de deux pics de corrélation est un indicateur d'une collision entre deux émissions provenant de deux stations différentes. En effet, les deux pics traduisent le fait qu'il y a deux motifs de base différents qui ressemblent au motif reçu et donc qu'il y a deux valeurs d'identification différentes pour les données reçues. Ces données reçues proviennent par conséquent de deux stations émettrices différentes. En émettant un préambule comprenant une information d'identification du point d'accès dès qu'il détecte cette anomalie, le point d'accès permet donc aux stations émettrices qui reçoivent ce préambule de détecter à leur tour qu'il y a une collision. La détection de deux pics de corrélation pour M motifs permet de renforcer la confiance dans la détection de collision. En outre, si M est égal à N alors le point d'accès peut déterminer l'identité des stations émettrices qui participent à la collision. Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que le préambule émis par le point d'accès comprend en outre une information de collision.
En référence au standard 802.11, l'information de collision est selon l'invention codée par la séquence LTF qui contient deux champs Ti et T2. La détection de cette information par une station permet d'augmenter la confiance attribuée à la détection de deux pics de corrélation.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que le préambule émis par le point d'accès comprend en outre une information d'occupation du canal. En référence au standard 802.11, l'information d'occupation est selon l'invention codée par la séquence LTF qui contient deux champs Ti et T2. La détection de cette information par une station permet directement de connaître l'état du canal et de mettre à jour une procédure d'accès au canal.
Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que une trame de données émise par une entité, reçue de manière intègre par un point d'accès au réseau sans fil, est acquittée par ce point d'accès au moyen de l'émission d'un préambule qui comprend des informations pour synchroniser un récepteur du préambule, des informations pour estimer le canal de propagation et une information d'acquittement.
Selon ce mode, l'entité émettrice de la trame a donc la confirmation que sa trame a été correctement reçue par le point d'accès et qu'elle n'a pas, en particulier, été l'objet d'une collision. L'acquittement est typiquement généré au niveau d'une couche physique PHY et non plus d'une couche d'accès MAC. Cet acquittement est particulièrement avantageux en ce qu'il intervient rapidement, car il est généré par la sous-couche PLCP de la couche physique PHY dès le décodage FEC des données reçues. Selon un mode de réalisation particulier, un procédé d'émission de trames de données selon l'invention est tel que le préambule comprend en outre une information d'identification de l'entité émettrice de la trame.
En référence au standard 802.11, l'information d'identification est codée par la séquence courte STF qui contient selon le standard un motif de base répété plusieurs fois. Cette séquence est utilisée selon ce mode non seulement pour synchroniser le récepteur mais en outre pour coder l'identification de l'entité émettrice de la trame de données. L'ajout de l'identité de l'entité émettrice dans l'acquittement émis par le point d'accès permet d'augmenter la robustesse du procédé d'acquittement.
Selon un mode de réalisation particulier, une entité selon l'invention comprend en outre une chaîne d'émission dédiée et une chaîne de réception dédiée couplées à une antenne dédiée pour former des chaînes dédiées indépendantes du moyen d'émission et du moyen de réception couplés à une autre antenne.
La présence d'une chaîne de réception dédiée couplée à une antenne dédiée permet à une entité d'écouter le canal de manière simultanée à une émission par le moyen d'émission de trame de données. Ainsi, l'entité peut détecter très rapidement si ses données émises font l'objet d'une collision en détectant au moyen de la chaîne de réception dédiée, les informations d'identification contenues dans les données reçues. Si ces informations d'identification permettent d'identifier une autre entité que cette entité, alors les données émises par cette dernière entité font l'objet d'une collision. Les différents modes de réalisation précédents peuvent être combinés ou pas avec un ou plusieurs de ces modes pour définir un autre mode de réalisation. L'invention a en outre pour objet un système de télécommunication adapté pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention.
Ainsi, un système de télécommunication selon l'invention, comprend une entité selon l'invention. Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé d'émission de trames de données sont déterminées par les instructions d'un programme d'émission de trames de données incorporé dans un circuit électronique telle une puce elle-même pouvant être disposée dans un dispositif électronique tel un point d'accès d'un réseau sans fil ou une station apte à communiquer avec un réseau sans fil via un point d'accès. Le procédé d'émission de trames de données selon l'invention peut tout aussi bien être mis en œuvre lorsque ce programme est chargé dans un organe de calcul tel un processeur ou équivalent dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme.
En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter un procédé selon l'invention.
Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
D'autre part, le programme peut être traduit en une forme transmissible telle qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard de figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs.
La figure 1 est un schéma illustrant une infrastructure BSS (basic service set) de stations STAl, STA2 d'un système radio sans fil comprenant un point d'accès PA, la station STA2 étant cachée de la station STAl, décrite en regard de l'art antérieur. La figure 2 est un schéma illustrant un procédé de base de prévention de collision par contention CSMA/CA, décrit en regard de l'art antérieur.
La figure 3 est un schéma illustrant une collision, avec un procédé de base de prévention de collision par contention, décrit en regard de l'art antérieur. La figure 4 est un schéma d'une trame transmise au niveau d'une couche physique PHY selon l'invention.
La figure 5 illustre une séquence STF qui contient un motif de base répété plusieurs fois utilisé pour coder l'identification de la station émettπce
La figure 6 illustre une séquence STF qui contient un motif de base répété plusieurs fois utilisé pour coder l'identification de la station émettπce STAl.
La figure 7 illustre la détection de deux pics de corrélation pour différentes sous séquences ce qui est un indicateur d'une collision entre deux émissions provenant des deux stations différentes STAl et ST A2.
La figure 8 illustre la fonction d'extension de couverture procurée par un procédé selon l'invention, du fait de l'émission d'un en-tête HEA par le point d'accès AP dès qu'il reçoit l'entête de la station émettπce STAl.
La figure 9 illustre la fonction d'extension de couverture procurée par un procédé selon l'invention, du fait de l'émission d'un en-tête HEA adapté par le point d'accès AP dès qu'il reçoit l'en- tête de la station émettπce STAl. La figure 10 illustre un mode selon lequel l'en-tête émis par le point d'accès AP est différent de l'en-tête reçu de la station émettπce STAl.
La figure 11 illustre un mode selon lequel une trame de données reçue de manière intègre par une entité réceptrice est acquittée au moyen de l'émission d'un préambule PLCP Ack, généré au niveau de la couche physique. La figure 12 illustre un mode selon lequel une trame agrégée de données reçue de manière intègre par une entité réceptrice est acquittée au moyen de l'émission d'u préambule PLCP Ack après chaque champ de données, généré au niveau de la couche physique
La figure 13 est un schéma d'une entité adaptée pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention
En référence à la figure 1, une station STAl accède à un réseau sans fil au moyen du point d'accès AP
La station STAl s'est préalablement associée avec le point d'accès AP et éventuellement authentifiée auprès de ce point d'accès selon des procédures connues. La station STAl émet des données que le point d'accès transfère vers un destinataire non représenté En référence à la figure 4, les données DATA sont encapsulées dans une trame
TR PHY qui débute typiquement par un en-tête HEA précédé d'un préambule PRE, typiquement selon les spécifications de la sous couche de convergence PLCP (Physical layer convergence protocol) des spécifications MAC du standard 802.1 Ix décrites dans le document P802.11-REVma-D9.0. Le préambule contient des séquences STF, LTF pour synchroniser une entité réceptrice de la trame et pour estimer le canal de propagation. Selon l'invention, le préambule comprend en outre une information d'identification ID de l'entité émettrice STAl de la trame TR PHY.
Selon un mode de réalisation particulier, les informations de synchronisation codent l'identification de la station émettrice. Par exemple, dans le cas du standard 802.11, les informations de synchronisation sont contenues dans une séquence STF qui contient un motif de base répété plusieurs fois, illustré par la figure 5. Cette séquence est utilisée selon ce mode non seulement pour synchroniser le récepteur mais en outre pour coder l'identification ID de la station émettrice. En particulier, l'identification d'une station émettrice STAl est codée par un code sélectionné parmi un jeu de codes. La sélection des codes est telle que ceux-ci présentent une forte valeur d'autocorrélation comparativement aux valeurs d'intercorrélation entre les codes sélectionnés. Par exemple, les séquences CAZAC (constant amplitude zéro autocorrélation) de Zadoff-Chu décrites dans le document D.C.Chu, "Polyphasé codes with good periodic corrélation properties," IEEE trans. Inform. Theory, vol. 18, pp. 531-532, JuIy 1972, peuvent être choisies pour constituer un jeu de codes car elles possèdent d'excellentes propriétés d'autocorrélation et d'intercorrélation. Leur construction suit l'équation suivante:
Figure imgf000010_0001
k = 0,l,2,- --,Nu - l ; Uι = 0Λ,2,- --,Nu - l
Avec Cm(k), le kieme élément de la u,lème séquence CAZAC de longueur Nu. Il existe Nu différentes séquences CAZAC de longueur Nu, respectant les excellentes propriétés d'autocorrélation et d'intercorrélation. Par exemple, pour une transmission selon un des standards 802.11a/b/g/n de 20MHz, chacune des dix séquences de base de 800 ns constituant une séquence STF a une longueur de seize échantillons. Pour Nu= 16, il existe Nu= 16 séquences CAZAC différentes respectant les propriétés d'autocorrélation et d'intercorrélation qui déterminent seize motifs de base.
Par exemple, parmi les seize séquences, seules trois séquences de base sont retenues et notées symboliquement Sl, S2 et S3. Ainsi, le codage de l'identification de la station STAl correspond à un code qui peut par exemple s'écrire sous la forme :
Sl S3 S1 S2 S1 Sl S3 Sl Sl S2
La séquence STF, contenue dans une trame émise par la station STAl, illustrée à la figure 6 est telle que : t,=Sl, t2=S3, t3=Sl, t4=S2, t5=Sl, X6= Sl, t7= S3, t8=Sl, t9=S 1 , tlo=S2
Le codage de l'identification de la station STA2 correspond à un code qui peut par exemple s'écrire sous la forme
Sl Sl S2 S1 Sl S3 S1 S1 S2 S3 La séquence STF, contenue dans une trame émise par la station STA2, illustrée à la figure 5 est telle que : t1=Sl, t2=Sl, t3=S2, t4=Sl, t5=Sl, t6=S3, t7=Sl, t8=S 1 , t9=S2, tiO=S3
Et ainsi de suite pour d'autres entités émettπces.
Les séquences PN classiques et les séquences de Walsh-Hadamard, décrites dans le livre de J. G. Proakis, Digital Communications, Mc-Graw HiIl International Editions, 3rd éd., 1995, sont d'autres exemples de séquences présentant de bonnes propriétés d'autocorrélation et d'intercorrélation.
L'entité qui reçoit la trame TR PHY émise par la station STAl effectue une corrélation entre le code reçu et les différents motifs de base retenus, Sl, S2 et S3 selon l'exemple. Ainsi, en référence à la figure 6, en supposant que l'entité réceptrice est le point d'accès
AP alors celui-ci calcule la corrélation entre chaque sous séquence t, de la séquence STF reçue et les différents motifs de base retenus. Le pic de corrélation maximum entre les différentes valeurs calculées pour une sous séquence donnée permet de déterminer le motif de base qui correspond à la sous séquence reçue. Le code final est donc déterminé par la détection des pics maximum pour chacune des sous séquences. Pour l'exemple, le procédé trouve donc le code Sl S3 Sl S2 Sl Sl S3 Sl Sl S2 qui donne l'identification de STAl.
Les fortes valeurs d'autocorrélation comparativement aux valeurs d'intercorrélation permettent de déterminer l'identification d'une station émettπce avec un minimum de fausses identifications en sélectionnant, pour chaque sous séquence reçue, le motif de base qui correspond au pic de corrélation maximum.
En référence à la figure 1, la Station STA2 est cachée de la station STAl , elle ne reçoit pas la trame émise par STAl et ne peut donc détecter que le canal est occupé par l'émission de la station STAl.
Il se peut que la station STA2 émette de manière simultanée à la station STAl Dans ce cas, le point d'accès détecte deux pics de corrélation sur la durée d'un motif d'un code lors de la réception d'un préambule (qui combine en réalité deux préambules) comme illustrée par la figure 7 La détection de deux pics de corrélation est un indicateur d'une collision entre deux émissions provenant des deux stations différentes STAl et STA2 En effet, les deux pics traduisent le fait qu'il y a deux motifs de base différents qui ressemblent au motif reçu et donc qu'il y a deux valeurs d'identification différentes pour les données reçues Ces données reçues proviennent par conséquent de deux stations émettπces différentes Selon l'illustration, le point d'accès détecte deux pics de corrélation lorsque les motifs de base sont différents et un pic de corrélation lorsque les motifs de base sont identiques. Selon l'exemple illustré, le procédé trouve donc le code Sl S3 Sl S2 Sl Sl S3 Sl Sl S 2 qui donne l'identification de STAl et le code Sl Sl S2 Sl Sl S3 S l Sl S2 S3 qui donne l'identification de STA2.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le point d'accès émet un préambule contenant l'identification du point d'accès, dès qu'il détecte deux pics de corrélation sur la durée d'un motif d'un code lors de la réception d'un préambule (qui combine en réalité deux préambules).
En émettant un préambule comprenant une information d'identification du point d'accès dès qu'il détecte cette anomalie, le point d'accès permet donc aux stations émettrices STAl et ST A2 qui reçoivent ce préambule de détecter à leur tour qu'il y a une collision.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le point d'accès AP émet un entête HEA dès qu'il reçoit l'en-tête de la station STAl, pour prévenir une collision. L'émission de cet en-tête HEA est décalée en temps de l'instant de réception et de décodage de l'en-tête reçu de la station STAl ; c'est-à-dire dès que le récepteur reconnaît l'en-tête de STAl. Typiquement et comme illustré par la figure 8, l'en-tête peut être précédé d'un préambule PRE.
L'en-tête émis par le point d'accès AP peut être une recopie de l'en-tête reçu de la station STAl, le point d'accès AP joue alors le rôle d'un relais avec transmission de l'en-tête reçu. Ce mode de réalisation permet d'avoir une implémentation simple. Il présente toutefois l'inconvénient de porter à la connaissance de la station cachée STA2 une durée d'occupation du canal qui ne tient pas compte du délai Δ entre la réception/décodage de l'en-tête émanant de STAl et l'émission de l'en-tête par le point d'accès AP, ceci correspond à l'illustration de la figure 8.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention illustré par la figure 9, l'en-tête émis par le point d'accès AP est différent de l'en-tête reçu de la station émettrice STAl. Une modification consiste à modifier le champ SIG pour que l'information de durée qu'il contient tienne compte du délai Δ. La Station cachée STA2 détermine ainsi le réel instant de fin de la trame émise par la station STAl à partir du champ SIG reçu. Ce mode permet donc d'augmenter le taux d'utilisation du canal en réduisant le temps BUSY pendant lequel il est considéré comme occupé par la station STA2. Typiquement le champ SIG peut comprendre une information de débit (RATE) et une information de longueur (LENGTH) caractérisant le champ de données MPDU émis par la station STAl. L'exploitation des deux valeurs de débit et de longueur permet de déterminer la durée du champ de données : durée=débit (Mbits/s) x longueur (bits).
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention illustré par la figure 10, le préambule émis par le point d'accès AP est adapté. Le point d'accès adapte la séquence LTF pour coder une information de signaux de contrôle. Selon le standard IEEE802.11 , la séquence
LTF comprend deux champs qui contiennent la même information. Selon l'invention, la séquence LTF comprend deux champs de valeurs pouvant être différentes et dont la combinaison code un état de signaux de contrôle : Tl, Tl : code l'état occupé du canal.
Tl, T2 : code la détection d'une collision sur le canal, Ti est différent de T2. T2, T2 : indique que le préambule est un préambule d'acquittement.
T2, Tl : indique que la trame correspondante comprend des données (data), T| est différent de T2.
Selon les techniques connues et plus particulièrement décrites dans le standard 802.11, l'acquittement d'une trame de données est généré au niveau de la couche MAC. Selon l'invention, en référence à la figure 1 1, une trame de données reçue de manière intègre par une entité réceptrice, typiquement un point d'accès, est acquittée au moyen de l'émission d'un préambule PLCP Ack généré au niveau de la couche physique et plus particulièrement de la sous couche PLCP. L'acquittement est généré au niveau d'une couche physique PHY et non plus d'une couche d'accès MAC comme dans l'art antérieur. Le préambule PLCP Ack comprend des informations pour synchroniser un récepteur du préambule, des informations pour estimer le canal de propagation et une information d'acquittement. L'acquittement est codé par les champs de la séquence LTF comme vu précédemment. L'acquittement est typiquement envoyé après un intervalle de temps inter trame Ack_IFS. Selon un mode particulier, le préambule émis par l'entité réceptrice comprend une information d'identification de l'entité émettrice de la trame. Selon ce mode, l'entité émettrice de la trame a donc la confirmation que sa trame a été correctement reçue par le point d'accès et qu'elle n'a pas, en particulier, été l'objet d'une collision. En référence au standard 802.11 , l'information d'identification est codée par la séquence courte STF (formée de ti, t2,...tιo) qui contient un motif de base répété plusieurs fois. Cette séquence est utilisée selon ce mode non seulement pour synchroniser le récepteur mais en outre pour coder l'identification de l'entité émettrice de la trame de données. Cet acquittement est particulièrement avantageux en ce qu'il intervient rapidement, car il est généré par la sous-couche PLCP de la couche physique PHY dès le décodage FEC des données reçues. Selon un mode particulier illustré par la figure 12, une trame agrégée de données reçue de manière intègre par une entité réceptrice est acquittée au moyen de l'émission d'un préambule PLCP Ack après chaque champ de données de la trame, généré au niveau de la couche physique.
La figure 13 est un schéma d'une entité adaptée pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention. L'entité est apte à communiquer avec un réseau sans fil, via un canal radio, typiquement conforme à un standard 1EEE802.11 x. L'entité est adaptée pour mettre en œuvre un procédé selon l'invention. L'entité adaptée ENT comprend selon les techniques connues une chaîne d'émission EM et une chaîne de réception RE couplées respectivement à une antenne d'émission TX et une antenne de réception RX ainsi qu'à un calculateur PRO. Ces chaînes sont typiquement conformes au standard 802.11 partie description de la couche physique PHY. Ces chaînes se retrouvent par exemple dans un composant de la série AR5002X ou de la série AR5OO8X de la société Atheros. L'entité ENT est apte à recevoir et à émettre une trame de données précédées d'un en-tête et d'un préambule, le préambule contenant des informations pour synchroniser un récepteur de la trame et pour estimer le canal de propagation.
L'entité ENT est adaptée en ce que le calculateur PRO est adapté pour émettre un préambule PRE comprenant en outre une information d'identification de l'entité. Cette adaptation consiste en un module logiciel LPre qui permet de coder l'identité ID de l'entité typiquement au moyen de la séquence STF comme décrit précédemment et illustré par la figure 5.
L'entité est en outre adaptée en ce qu'elle comprend une chaîne d'émission dédiée couplée à une antenne d'émission dédiée TXA pour former une chaîne d'émission dédiée indépendante de la chaîne d'émission EM couplée à l'antenne d'émission TX. Cette chaîne d'émission est particulièrement intéressante dans le cas d'un point d'accès. Elle permet au point d'accès d'émettre un préambule qui comprend, selon un mode particulier, une recopie de l'information d'identification de la station émettrice de la trame dès réception par la chaîne de réception RE de la trame de données émise par la station. L'émission du préambule intervient dès que le point d'accès reçoit les premiers symboles de l'en-tête, par exemple PLCP Header en référence au standard IEEE802.i l. Ainsi, toute station qui est dans la couverture du point d'accès est informée de l'occupation du canal, même s'il s'agit d'une station cachée de la station émettrice. Le risque de collision entre la station émettrice et une station cachée est par conséquent sensiblement diminué du fait que le point d'accès étend en quelque sorte la zone de propagation de l'émission de la station émettrice en émettant un préambule dès réception de l'en-tête. En outre, toute station peut déterminer l'identification de la station émettrice en exploitant le champ d'information d'identification contenu dans le préambule re-émis par le point d'accès. Selon un mode particulier, la chaîne d'émission dédiée permet au point d'accès d'acquitter une trame de données reçue de manière intègre, au moyen de l'émission d'un préambule qui comprend des informations pour synchroniser un récepteur du préambule, des informations pour estimer le canal de propagation et une information d'identification de l'entité émettrice de la trame. Selon ce mode, l'entité émettrice de la trame a donc la confirmation que sa trame a été correctement reçue par le point d'accès et qu'elle n'a pas, en particulier, été l'objet d'une collision. L'acquittement est typiquement généré au niveau d'une couche physique PHY et non plus d'une couche d'accès MAC. En référence au standard 802.1 1, l'information d'identification est codée par la séquence courte STF (formée de t|, t2j...tιo) qui contient un motif de base répété plusieurs fois. Cette séquence est utilisée selon ce mode non seulement pour synchroniser le récepteur mais en outre pour coder l'identification de l'entité émettrice de la trame de données. Cet acquittement est particulièrement avantageux en ce qu'il intervient rapidement, car il est généré par la sous-couche PLCP de la couche physique PHY dès le décodage FEC des données reçues.
Selon un mode particulier, l'entité comprend en outre comme illustrée figure 13 une chaîne de réception dédiée couplée à une antenne de réception dédiée RXA pour former une chaîne de réception dédiée indépendante de la chaîne de réception RE couplée à l'antenne de réception RX. La présence d'une chaîne de réception dédiée couplée à une antenne dédiée permet à une entité d'écouter le canal de manière simultanée à une émission par la chaîne d'émission d'une trame de données. Ainsi, l'entité peut détecter très rapidement si ses données émises font l'objet d'une collision en détectant au moyen de la chaîne de réception dédiée, les informations d'identification contenues dans les données reçues. Si ces informations d'identification permettent d'identifier une autre entité que cette entité, alors les données émises par cette dernière entité font l'objet d'une collision. La détection des informations d'identification est faite typiquement par un calcul de corrélation au moyen du calculateur PRO selon un procédé précédemment décrit.
Selon un mode particulier, le point d'accès émet un préambule contenant l'identification du point d'accès au moyen de sa chaîne d'émission dédiée, dès que le point d'accès détecte une collision.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'émission de trames de données, transmises par un canal radio commun entre entités (AP, STAl, STA2) d'un réseau sans fil, caractérisé en ce que : - une trame de données (TR PHY) émise par une entité est précédée d'un en-tête (HEA) et d'un préambule destinés à être exploités par une couche physique, le préambule (PRE) contient des informations pour synchroniser une entité réceptrice de la trame et pour estimer le canal de propagation, le préambule (PRE) comprend en outre une information d'identification (ID) de l'entité émettrice (STAl, STA2, AP, ENT) de la trame.
2. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 1, dans lequel dès réception de la trame de données émise par la station, le point d'accès (AP) émet un préambule (PRE) qui comprend une recopie de l'information d'identification (ID) de la station émettrice de la trame.
3. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 1, dans lequel les informations de synchronisation (STF) codent l'identification (ID) de la station émettrice.
4. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 3, dans lequel l'identification (ID) des stations émettrices est codée par un code (Sl S2...S3) sélectionné parmi un jeu de codes, la sélection des codes est telle que ceux-ci présentent une forte valeur d'autocorrélation comparativement aux valeurs d'intercorrélation entre les codes sélectionnés.
5. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 4, dans lequel les codes sont constitués d'une succession de motifs pris chacun parmi N motifs de base (Sl, S2, S3).
6. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 5, dans lequel le point d'accès (AP) émet un préambule contenant l'identification (ID) du point d'accès, dès que le point d'accès détecte deux pics de corrélation sur la durée d'un motif d'un code lors de la réception d'un préambule.
7. Procédé d'émission de trames de données selon l'une des revendications 2 et 6, dans lequel le préambule (PRE) émis par le point d'accès comprend en outre une information de collision.
8. Procédé d'émission de trames de données l'une des revendications 2 et 6, dans lequel le préambule (PRE) émis par le point d'accès (AP) comprend en outre une information d'occupation du canal.
9. Procédé d'émission de trames de données selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel une trame de données émise par une entité, reçue de manière intègre par un point d'accès (AP) au réseau sans fil, est acquittée par ce point d'accès au moyen de l'émission d'un préambule (PLCP Ack) qui comprend des informations pour synchroniser un récepteur du préambule, des informations pour estimer le canal de propagation et une information d'acquittement.
10. Procédé d'émission de trames de données selon la revendication 9 dans lequel le préambule comprend en outre une information d'identification (ID) de l'entité émettrice de la trame.
11. Entité (ENT) apte à communiquer avec un réseau sans fil, via un canal radio, adaptée pour mettre en œuvre un procédé d'émission de trames de données, comprenant un moyen de réception et un moyen d'émission de trames de données précédées d'un en-tête (HEA) et d'un préambule (PRE) destinés à être exploités par une couche physique, le préambule comprenant des informations pour synchroniser un récepteur de la trame et pour estimer le canal de propagation caractérisé en ce que : le moyen d'émission est adapté pour émettre un préambule (PRE) comprenant en outre une information d'identification (ID) de l'entité.
12. Entité selon la revendication 11, comprenant en outre : une chaîne d'émission (EMA) dédiée et une chaîne de réception (REA) dédiée couplées à une antenne dédiée (TXA, RXA) pour former des chaînes dédiées indépendantes du moyen d'émission et du moyen de réception couplés à une autre antenne (TX, RX).
13. Système de télécommunication comprenant une entité selon l'une des revendications 11 et 12.
14. Programme d'ordinateur sur un support d'informations, ledit programme comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé d'émission de trames de données selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans une entité (ENT), apte à communiquer avec un réseau sans fil via un canal radio et destinée à mettre en œuvre un procédé d'émission de trames de données.
15. Support d'informations comportant des instructions de programme adaptées à la mise en œuvre d'un procédé d'émission de trames de données, selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans une entité (ENT), apte à communiquer avec un réseau sans fil via un canal radio et destinée à mettre en œuvre un procédé d'émission de trames de données.
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