D EMISSION/RECEPTION

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

Le domaine technique de l'invention est celui des réseaux Wi-Fi. La présente invention concerne la couverture Wi-Fi et en particulier un système utilisant une pluralité de stations Wi-Fi permettant d'obtenir une couverture Wi-Fi dense, notamment pour les réseaux Wi-Fi en extérieur.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION

Pour couvrir une étendue en extérieur en Wi-Fi, il est nécessaire de positionner un ou plusieurs points d ^' accès en différents lieux. Chaque point d ^' accès est ensuite relié aux autres via des technologies filaires (Ethernet, Fibre, xDSL) ou via des liaisons radio, par exemple des technologies de maillage Wi-Fi afin de partager un même réseau pouvant donner accès un réseau privé IP et/ou à un réseau public externe comme Internet.

Afin d'assurer un débit compatible avec les usages modernes, il est connu de répartir les stations de sorte à réduire la superficie couverte uniquement par une seule radio Wi-Fi. A cette fin, les antennes doivent être placées à une hauteur réduite en essayant toujours de surplomber la majorité des obstacles. Si cette approche permet d'augmenter le niveau de signal moyen avec une station au sol et de réduire le nombre d'appareils partageant une même fréquence, elle ne permet pas de tirer pleinement parti du gain initial. En effet, en fonction des conditions environnementales (inclinaison du sol, végétations, bâtiments...), la distance réduite entre les lieux d'implantation peut entraîner que plusieurs points d'accès partagent le médium fréquentiel, ce qui présente au moins deux inconvénients : les points d'accès ne pouvant émettre en même temps, les débits descendants (du point d'accès vers les stations) en seront affectés ; et, en fonction des obstacles existants en dessous de la hauteur des antennes, des points d ^' accès distants, mais captés par le point d'accès auquel est associée une station au sol, peuvent être des « terminaux cachés » pour cette station.

Une solution peut être d'attribuer une fréquence différente à chaque station. Cependant, il est connu qu'il n'existe que trois canaux parfaitement indépendants (c ^' est-à-dire sans chevauchement de fréquences) en DSSS et 4 canaux parfaitement indépendants en OFDM. Il est donc difficile d'attribuer un médium fréquentiel unique à chaque point d'accès Wi-Fi dès lors qu ^' il y a plus de trois lieux d'implantation. Bien sûr, en fonction de la distance entre deux lieux d'implantation, de la présence d'obstacles ainsi que de la topologie géographique, il peut être possible de limiter au maximum le nombre de points d'accès partageant la même fréquence. Néanmoins, il existe des environnements à terrain plat avec peu d'obstacles et/ou des obstacles d'une hauteur maximale bien inférieure à celle des antennes où cela est très difficile, par exemple en bord de mer.

Une solution pour cette problématique est de recourir à des antennes sectorielles. Celles-ci, correctement orientées vers le sol de façon mécanique, peuvent permettre de réduire le rayonnement non souhaité en direction des autres points d'accès. Néanmoins cette approche nécessite de bien régler l'angle de chaque antenne ce qui rend l'installation et la maintenance dans le temps de celle-ci complexe et onéreuse. De plus, même si ce type de solution réduit fortement le niveau de puissance perçu par l'autre antenne sur la même fréquence, le médium reste quand même partagé.

Il existe donc un besoin d'un système facile à installer et permettant d'assurer des débits de transmission élevée tout en proposant une couverture Wi-Fi dense, c'est- à-dire où le rayonnement au sol de lieux d'implantation adjacents se chevauchent de sorte à garantir un niveau signal moyen élevé pour toutes les stations et donc à faciliter l'itinérance (ou roaming en anglais).

RESUME DE L'INVENTION

L ^' invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, notamment en supprimant les situations de partage fréquentiel entre les points d'accès Wi-Fi. Pour cela, un aspect de l'invention concerne un système comprenant une pluralité de stations d'émission/réception. Chaque station d'émission/réception de la pluralité de stations comprend un support sur lequel sont fixées une première antenne associée à un premier réflecteur et reliée à une première radio configurée pour émettre et recevoir sur un premier canal Wi-Fi ; une deuxième antenne associée à un deuxième réflecteur et reliée à une deuxième radio configurée pour émettre et recevoir sur un deuxième canal Wi-Fi ; et une troisième antenne associée à un troisième réflecteur et reliée à une troisième radio configurée pour émettre et recevoir sur un troisième canal Wi-Fi ; les premier, deuxième et troisième canaux étant parfaitement disjoints les uns des autres. Pour chaque station le support comprend un prisme triangulaire équilatéral et chacune des trois faces rectangles dudit prisme constitue un réflecteur parmi le premier, le deuxième et le troisième réflecteur. De plus, pour chaque station, les première, deuxième et troisième antennes sont identiques et conçues de sorte à émettre selon un lobe principal dont l'angle d'ouverture à -6 dB dans un plan horizontal parallèle aux surfaces triangulaires du prisme est compris entre 100° et 120°. On entend par antennes identiques des antennes dont les propriétés d'émission (angle d ^' ouverture dans le plan horizontal) sont égales à plus ou moins cinq pour cent (5%), de préférence plus ou moins un pour cent (1 %). De plus, lesdites antennes sont agencées au niveau de chaque station de sorte que leurs zones de couverture soient disjointes. Enfin, les stations de la pluralité de stations sont toutes orientées de manière identique. On entend par orienté de manière identique que l'orientation des stations sont identique à plus ou moins cinq pour cent (5%), de préférence plus ou moins un pour cent (1 %). Grâce à l'invention, il est possible de supprimer les situations de partage fréquentiel entre les points d'accès Wi-Fi. Notamment, la présence des réflecteurs qui garantisse une isolation arrière au niveau de chaque antenne et l ^' orientation de ces dernières (au travers de l'orientation des stations et donc des primes) rendent le système robuste aux phénomènes de multitrajets et permettent de s'assurer que les antennes utilisant un même canal et rayonnant les unes derrière les autres ne se perturbent pas entre elles. En outre, aucun réglage n'est nécessaire lors de l'installation de la station afin d'obtenir les avantages évoqués ci-dessus au-delà de la simple orientation des stations. En effet, l'orientation des antennes s'effectue facilement par une simple rotation du prisme, par exemple sur un axe de fixation de ce dernier.

Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, la station selon un aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.

Avantageusement, pour chaque antenne de chaque station de la pluralité de stations, l'angle d'ouverture à -3 dB du lobe principal dans le plan horizontal est compris entre 70° et 100°. Ainsi, une meilleure couverture au sol est assurée. Avantageusement, chaque réflecteur de chaque station de la pluralité de stations est conçu pour fournir une isolation arrière au niveau de l'antenne associée audit réflecteur telle que le rapport avant/arrière est au moins égal à ladite isolation additionnée au gain avant maximum dans le lobe principal de ladite antenne.

Ainsi, l'isolation est suffisante pour permettre à deux antennes de deux stations différentes affectées au même canal de ne pas interférer entre elles.

Avantageusement, la distance séparant deux stations les plus proches est choisie de sorte que le niveau de signal théoriquement reçu d'une source émettant à une puissance isotrope rayonnée équivalente de 20 dBm à ladite distance est inférieur ou égal, de préférence égal, à l'isolation arrière de chaque réflecteur. Ainsi, le rayonnement d'une première antenne utilisant un premier canal ne perturbe pas une autre antenne située devant la première antenne et utilisant un même canal. Les risques d'interférences dus à des réflexions multiples sont également diminués.

Avantageusement, pour chaque antenne de chaque station de la pluralité de stations, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale forme dans un plan vertical perpendiculaire au plan horizontal un angle compris entre 3° et 6° avec ledit plan horizontal. Ainsi, chaque station peut être est orientée facilement de sorte que, pour chaque antenne, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale est orientée vers le sol. La couverture au sol s'en trouve améliorée, l'énergie étant principalement dirigée vers le sol depuis une position en hauteur.

Avantageusement, les stations de la pluralité de stations sont disposées de sorte à former dans un plan parallèle au plan horizontal un maillage dont la maille élémentaire est une maille losange. Ainsi, la régularité dans la répartition des stations contribue à la facilité de mise en place du système selon l'invention.

Avantageusement, la maille losange présente deux angles aigus opposés de 60°. Ainsi, le nombre de zones non couvertes entre les stations Si de la pluralité de stations Si est minimisé tout en limitant au maximum le nombre de stations nécessaires à ladite couverture.

L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l ^' examen des figures qui l'accompagnent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.

- La figure 1 montre une représentation schématique d'un système selon un aspect de l'invention.

- Les figures 2A et 2B montrent une représentation schématique d'une station d'un système selon un aspect de l'invention.

- La figure 3 montre une représentation schématique de trois canaux Wi-Fi disjoints.

- La figure 4 montre un diagramme d'émission dans le plan horizontal d'une antenne d'une station d ^' un système selon un aspect de l'invention.

- La figure 5 montre une représentation schématique de la couverture obtenue à l'aide d'une station d'un système selon un aspect de l'invention.

- La figure 6 montre un diagramme d'émission dans le plan vertical d ^' une antenne d'une station d'un système selon un aspect de l'invention.

- La figure 7 montre une représentation schématique d'une station d'un système selon un aspect de l'invention. - La figure 8 montre une représentation schématique de deux stations d'un système selon un aspect de l'invention.

- La figure 9 montre une représentation schématique d ^' un système selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION

Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans la suite, l'angle d'ouverture à -3 dB (-6 dB) dans un plan est l'angle mesuré entre deux directions pour lesquelles la densité de puissance est de 3 dB (6 dB) inférieure à la valeur maximale de ladite densité dans ledit plan. De plus, la zone de couverture d'une antenne dans un plan est définie comme la zone comprise entre deux directions pour lesquelles la densité de puissance est de 6 dB inférieure à la valeur maximale de ladite densité dans ledit plan. Dans un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 , 2A et 2B, l'invention concerne un système comprenant une pluralité de stations Si d'émission/réception. Chaque station Si de la pluralité de stations Si comprend un support S sur lequel sont fixées une première antenne A1 associée à un premier réflecteur R1 et reliée à une première radio (non représentée) configurée pour émettre et recevoir sur un premier canal Wi-Fi ; une deuxième antenne A2 associée à un deuxième réflecteur R2 et reliée à une deuxième radio (non représentée) configurée pour émettre et recevoir sur un deuxième canal Wi-Fi ; et une troisième antenne A3 associée à un troisième réflecteur R3 et reliée à une troisième radio (non représentée) configurée pour émettre et recevoir sur un troisième canal Wi-Fi ; les premier, deuxième et troisième canaux étant disjoints les uns des autres. Par exemple, dans le cas de l'encodage DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum en anglais ou étalement de spectre à séquence directe en français) et de l'utilisation d'une radio 2.4GHz pour chaque antenne A1 , A2, A3, le premier canal C1 de fréquence centrale 2.412 GHz, le sixième canal C6 de fréquence centrale 2.437 GHz et le onzième canal C1 1 de fréquence centrale 2.462 GHz illustrés à la figure 3 pourront être choisis, ces derniers, d'une largeur de bande de 22 MHz, étant disjoints. Les radios peuvent faire partie d'un même point d ^' accès, deux des trois radios peuvent faire partie du même point d'accès ou bien encore les trois radios peuvent appartenir chacune à un point d'accès distinct. Le support S de chaque station Si de la pluralité de stations Si comprend un prisme triangulaire et chacune des trois faces rectangles dudit prisme constitue un réflecteur parmi le premier, le deuxième et le troisième réflecteurs R1 , R2, R3. Le support S sert donc à la fois de support d'antenne et de réflecteur. Dans un mode de réalisation, le prisme est un prisme triangulaire équilatéral, c'est-à-dire un prisme dont les surfaces triangulaires sont définies par un triangle équilatéral. Cette disposition facilite la mise en place des stations Si d'un système de stations Si selon l'invention.

Les première, deuxième et troisième antennes A1 , A2, A3 de chaque station Si de la pluralité de stations Si sont identiques et conçues de sorte à émettre selon un lobe principal LP dont l'angle d'ouverture à -6 dB est compris entre 100° et 120° dans un plan horizontal H, ledit plan horizontal H étant parallèle aux surfaces triangulaires du prisme. Dans un exemple de réalisation illustré à la figure 4 qui représente le diagramme d ^' émission d'une antenne parmi la première, deuxième ou troisième antenne A1 , A2, A3 dans le plan horizontal H pour un gain maximal à 9 dBi, l'antenne présente un angle d'ouverture à -6 dB égal à 1 14°. Il est intéressant de noter ici que les antennes A1 , A2, A3 de chaque station Si sont des équipements totalement passifs qui n'ont donc pas besoin d'être reconfigurables. Cela simplifie la fabrication et en réduit les coûts. De plus, dans chaque station Si, les première, deuxième et troisième antennes A1 , A2, A3 sont agencées de sorte que leurs zones de couverture sont disjointes (autrement dit, ne se recouvrent pas). Comme indiqué sur la figure 4, il est également possible de définir un plan vertical V, perpendiculaire au plan horizontal H est comprenant la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale dans ledit plan horizontal H.

Dans un mode de réalisation illustré à la figure 5, l'angle d'ouverture dans le plan horizontal H à -6 dB de chaque antenne est égal à 120°. Ainsi, la zone entourant une station Si est entièrement couverte. Plus particulièrement, chaque station Si couvre une première zone de couverture ZC1 associée à la première antenne A1 (et donc à un premier canal), une deuxième zone de couverture ZC2 associée à la deuxième antenne A2 (et donc à un deuxième canal) et une troisième zone de couverture ZC3 associée à la troisième antenne A3 (et donc à un troisième canal). Autrement dit, les trois zones de couverture ZC1 , ZC2, ZC3 associée à chaque station sont disjointes (autrement dit, ne se recouvrent pas) et couvrent une zone totale de couverture entourant ladite station Si.

Dans un mode de réalisation, l'angle d'ouverture à -3 dB du lobe principal dans le plan horizontal H est compris entre 70° et 100°. Dans l ^' exemple de réalisation illustré à la figure 4, l ^' antenne présente un angle d'ouverture à -3 dB du lobe principal LP dans le plan horizontal H égal à 70°.

En outre, dans un système selon l'invention, les stations Si de la pluralité de stations Si sont orientées de manière identique. L'orientation d'une station Si est déterminée à partir d'une première direction donnée par la normale à la surface du premier réflecteur R1 , une deuxième direction donnée par la normale à la surface du deuxième réflecteur R2 et une troisième direction donnée par la normale à la surface du troisième réflecteur R3. Les stations Si sont orientées de manière identique si les premières directions des stations Si sont parallèles entre elles, les deuxièmes directions des stations Si sont parallèles entre elles et les troisièmes directions des stations Si sont parallèles entre elles. Par exemple, on s'assure lors de la mise en place des stations Si de la pluralité de stations Si que toutes les premières directions sont selon un premier point cardinal, que toutes les deuxièmes directions sont selon un deuxième point cardinal et que toutes les troisièmes directions sont selon un troisième point cardinal. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1 , la première direction des stations Si est orientée Nord-Est, la deuxième direction est orientée Sud et la troisième direction est orienté Nord-Ouest. Ainsi, l'orientation des stations peut se faire à l'aide d'une simple boussole ce qui simplifie grandement l'installation d'un système selon un deuxième aspect de l'invention. De préférence, la distance D séparant chaque station Si est constante. Dans un mode de réalisation illustré aux figures 6 et 7, pour chaque antenne A1 , A2, A3 de chaque station Si, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale forme, dans le plan vertical V perpendiculaire au plan horizontal H, un angle compris entre 3° et 6° avec le plan horizontal H. Dans un exemple de réalisation illustré à la figure 6 qui représente le diagramme d'émission d'une antenne parmi la première, deuxième ou troisième antenne A1 , A2, A3 dans le plan vertical V pour un gain maximal à 9 dBi, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale forme un angle avec le plan horizontal H égale à 5°.

Dans un mode de réalisation, chaque réflecteur R1 , R2, R3 de chaque station Si de la pluralité de stations Si est conçu pour fournir une isolation arrière (relativement à la direction d'émission de l'antenne associée audit réflecteur) au niveau de l ^' antenne A1 , A2, A3 associée audit réflecteur telle que le rapport avant/arrière est au moins égal à ladite isolation additionnée au gain avant maximum dans le lobe principal LP de l'antenne A1 , A2, A3 associée audit réflecteur R1 , R2, R3.

Dans un mode de réalisation, les première, deuxième et troisième antennes A1 , A2, A3 de chaque station Si de la pluralité de stations Si sont des antennes à polarisation horizontale. Dans un mode de réalisation alternatif, les première, deuxième et troisième antennes A1 , A2, A3 sont des antennes à polarisation verticale. Dans un mode de réalisation alternatif, les première, deuxième et troisième antennes A1 , A2, A3 sont des antennes à polarisation horizontale et à polarisation verticale, et les lobes principaux LP associés à chacune desdites polarisations ont des propriétés identiques à celles énoncées plus haut concernant le lobe principal LP dans le cas d'une seule polarisation.

Dans un mode de réalisation illustré à la figure 8, chaque station Si de la pluralité de stations Si est orientée de sorte que, pour chaque antenne A1 , A2, A3, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale est orientée vers le sol. Cette configuration est particulièrement aisée à obtenir lorsque chaque station Si est agencée de sorte que, pour chaque antenne A1 , A2, A3, la direction pour laquelle la densité de puissance est maximale dans le plan vertical V forme un angle compris entre 3° et 6° avec le plan horizontal H. En effet, il suffit simplement de s'assurer que le plan horizontal H est parallèle au sol ou, autrement dit, que les faces triangulaires du prisme sont parallèles au sol. Dans un mode de réalisation, afin que le rayonnement d'une antenne A1 , A2, A3 d'une première station Si de la pluralité de stations Si ne vienne pas perturber une autre antenne A1 , A2, A3 d'une deuxième station Si de la pluralité de stations Si émettant sur le même canal et située en aval, la distance D séparant deux stations Si les plus proches est choisie de sorte que le niveau de signal théoriquement reçu d'une source émettant à une puissance isotrope rayonnée équivalente de 20 dBm à ladite distance D est inférieur ou égal à l'isolation arrière de chaque réflecteur R1 , R2, R3 (relativement à la direction d'émission de l ^' antenne A1 , A2, A3 associée audit réflecteur R1 , R2, R3). De préférence, la distance D séparant deux stations Si les plus proches sera choisie de sorte que le niveau de signal théoriquement reçu d'une source émettant à une puissance isotrope rayonnée équivalente de 20 dBm à ladite distance D est égal à l'isolation arrière chaque réflecteur R1 , R2, R3. En effet, la distance ainsi choisie est suffisante pour limiter au maximum les interférences mais reste suffisamment faible pour éviter l ^' apparition de secteurs non couverts dans la zone totale couverte par le système selon l'invention.

Dans un mode de réalisation illustré aux figures 1 et 9, les stations Si de la pluralité de stations Si sont disposées de sorte à former dans un plan parallèle au plan horizontal H un maillage dont la maille élémentaire est une maille losange. Autrement dit, la projection de chaque station Si dans un plan parallèle au plan horizontal H forme un motif représentant un maillage dont la maille élémentaire ME est une maille élémentaire losange. De préférence, comme illustré à la figure 9, la maille ME losange présente deux angles aigus opposés de 60° de sorte qu'il n'existe aucune zone non couverte entre les stations Si de la pluralité de stations Si tout en minimisant le nombre de stations Si nécessaires à ladite couverture. De plus, le recouvrement entre différentes zones de couverture ZC1 , ZC2, ZC3 ne s'opère qu ^' entre des zones de couverture ZC1 , ZC2, ZC3 affectées à des canaux différents. Ce chevauchement permet de garantir un niveau signal moyen élevé pour toutes les stations et donc de faciliter l'itinérance (ou roaming en anglais). Dans un mode de réalisation, les stations Si de la pluralité de stations Si sont connectées entre elles au moyen de technologies filaires (i.e. Ethernet, Fibre, xDSL) ou au moyen de liaisons radio, par exemple des technologies de maillage Wi-Fi de sorte à partager un même réseau pouvant donner accès un réseau privé IP et/ou à un réseau public externe comme Internet.