Brevet FR2531589A1 — publié le 19840210

GEMERATEUR DE SIGEAUX DE SUNCHRONISATION POUR RESEAU DE TELECOMMUNICATIONS. La présente invention concerne un générateur à haute stabilité pour engendrer les signaux de synchronisation dans un réseau de télécommunications par satellite utilisant la technique d'accès multiple par répartition dans le temps (AXRT). La technique ARMT est utilisée dans des réseaux de télécommunications par satellite pour le partage de la capacité d'un satellite de télécommunications afin de permettre à celuici de recevoir les transmissions individuelles de-chaque station terrienne dans des intervalles de temps séparés Chaque station terrienne reçoit des signaux d'entrée en parallèle (série de bits numériques ou série analogique convertie sous forme numérique à la station terrienne) et adresse à des stations réceptrices terriennes, des signaux numériques occupant des portions séparées de la rafale AMRT de transmission qui suit le préambule dans la trame d'un signal rafale de la station terrienne. La plupart des satellites de communications relaient simplement le signal reçu, les seules opérations de traitement qu'ils appliquent au signal étant la filtra- tion, l'amplification et le décalage de fréquence. Toutefois, avec la venue de satellites équipés d'antennes directives à faisceau étroit il est devenu nécessaire d'installer à bord des matrices de communication capables de transférer vers l'antenne appropriée les rafales de signaux de liaison montante adressées à une station terrienne déterminée Ces systèmes sont appelés systèmes AMRT avec commutation à bord du satellite (AMRT-CS). Les opérations de commutation à bord sont exécutées soit à fréquence intermédiaire, soit dans la bande de base La commutation dans la bande de base a l'avantage que le signal Adu RT peut être stocké et que la trame AMRT peut donc être réorganisée avant d'être transmise. Un des problèmes majeurs lorsque l'on interconnecte des systèmes ANRT-CS et des réseaux de communications terres- tres est celui de disposer d'une horloge de référence à stabilité élevée Dans le futur, les réseaux de communi- cations terrestres nationaux seront synchrones, c'est-à- dire que la charge utile d'un satellite ANRT-CS pour les interconnexions nationales doit suivre l'horloge nationale pour assurer des interconnexions synchrones De plus, les interconnexions entre réseaux synchrones nationaux diffé- rents exigent une horloge-mère embarquée ayant une stabi- lité à long terme de 10 11, ce qui donne un glissement d'une trame de signaux MIC ( 125 microsecondes) par soix- ante-douze jours, conformément à la recommandation G 811 "Fonctionnement plésiochrone des liaisons numériques inter- nationales" (Livre orange CCITT, volume III-2, 1977). Une horloge embarquée de grande précision peut être réalisée sous forme d'une horloge atomique, mais cela au prix d'une augmentation du poids du satellite et d'une diminution de sa puissance et de sa fiabilité C'est pour- quoi, cette solution n'a pas la préférence en pratique. D'autres solutions sont connues, qui sont basées sur la correction d'un oscillateur à fréquence commandée en tension Une première solution est décrite par T Inukai et S.J Campanella dans un article intitulé "Onboard clock correction for SS-TDMA and baseband processing satellite" (COMSAT Technical Review, 11, 1981, n'1, pp 77-101). Suivant cette solution, une station terrienne principale mesure l'erreur de fréquence de l'horloge embarquée à -3- bord du satellite et transmet au satellite des signaux de télécommande pour corriger l'oscillateur Cette solution comporte donc une double boucle de réglage: une boucle descendante pour fixer la fréquence de la station terrienne sur celle de l'horloge du satellite et une boucle montante pour régler la fréquence de l'horloge embarquée par télécommande à partir de la station terrienne Il y a ainsi risque d'instabilités en partie culier en cas de défaillances conduisant à des varia- tions des paramètres dans les boucles Une loi de réglage sévère doit par conséquent être sélectionnée - Une autre solution (publiée dans IEÉE Conference 1981) consiste en un contrôle de la dérive en fréquence par asservissement de la phase de l'oscillateur à un signal de référence transmis à partir de la terre Cette solution est assez sensible aux interférences des liaisons de transmissions, étant donné qu'un glissement d'horloge peut provoquer une perte de synchronisation et une défaillance subséquente du système. Dans les deux solutions citées plus haut, la stabilité à long terme d'une horloge très stable de station terrien- ne est fixée sur l'oscillateur embarqué à bord du satelli- te par l'intermédiaire de liaisons terre-satellite, ce qui requiert l'installation d'équipements complexes à la fois sur terre et à bord du satellites, ainsi que des moyens supplémentaires pour le cas de défaillance des liaisons O En outre, ces solutions impliquent que la stabilité de l'horloge embarquée dépende d'une station terrienne prin- cipale qui produit le signal de référence, ce qui satis- fait certes à l'exigence d'une interconnexion synchrone, mais cela ne signifie pas nécessairement que l'exigence d'une interconnexion plésiochrone est également satisfaite. L'invention a pour objet un générateur de signaux _ 4 d'horloge à haute stabilité qui présente une stabilité satisfaisante aux exigences requises aussi bien pour les interconnexions synchrones que pour les interconnexions plésiochrones. Ce but est atteint grâce à l'invention dont le principe est qu'une horloge-mère embarquée suive une horloge- rafale sélectionnée de la liaison montante, satisfaisant ainsi aux exigences pour les interconnexions synchrones ainsi qu'aux exigences pour les interconnexions plésiochrones en raison du fait que l'horloge-mère embarquée a la même stabilité que l'horloge-rafale de laquelle elle a été extraite, c'est-à-dire 10-11. L'invention selon le principe mentionné ci-dessus est réalisée par un générateur de signaux d'horloge dans lequel l'oscillateur à fréquence commandée en tension est commandé par une boucle d'asservissement de phase connectée pour détecter les différences de phase entre les signaux de rafales consécutives, provenant d'une station terrienne sélectionnée, l'opération de la boucle d'asservissement de phase étant commandée pendant chaque trame de rafale AMRT par un signal de validation produit par une logique de commande programmable. Bien que le générateur selon l'invention s'applique aux systèmes AMRT avec commutation à bord avec traitement en bande de base, il est également susceptible de s'appliquer à des systèmes de télécommunications AMRT en général. L'invention est exposée dans ce qui suit avec référence aux dessins ciannexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un exemple de réalisation du générateur de signaux selon l'invention; la figure 2 est un diagramme des temps illustrant le fonctionnement du générateur selon l'invention; - la figure 3 illustre le contenu de la mémoire à accès aléatoire dans le générateur de la figure 1. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le générateur comprend un oscillateur à fréquence commandée en tension 1 associé à une boucle d'asservis- sement de phase 2 ayant pour fonction de fixer la fréquen- ce de l'oscillateur 1 sur un signal d'horloge d'une rafale et une logique de commande programmable 3 ayant pour fonction de produire des impulsions de temps pour la commande de la boucle d'asservissement de phase 2 La logique 3 comprend un compteur d'impulsions 4 connecté pour compter les signaux de l'oscillateur 1, une mémoire à accès aléatoire 5, une bascule 6; une porte-ET 7, une interface de mise à jour 8 et une porte 9. La boucle d'asservissement de phase 2 est organisée pour détecter la différence de phase entre les signaux d'horloge de fréquence f 1 produits par l'oscillateur 1 et des signaux de rafales de fréquence f 20 Ces signaux de rafales proviennent par exemple d'une unité de commutation automatique embarquée connectée à un des démodulateurs AMRT dans le cas d'un satellite avec commutation en bande de base Les fréquences fi et f 2 sont divisées par des nombres entiers N 1 et N 2 respec- tivement dans les diviseurs 11 et 12 en sorte de pro- duire des signaux f 01 et f,2 ayant pratiquement la même fréquence Ces signaux peuvent cependant avoir des phases différentes Les signaux f 01 et f 02 sont appliqués aux entrées d'un comparateur de phase 13 qui détecte leur différence de phase Une différence de phase entre les signaux f O 1 et f 02 donne lieu à un signal analogique qui est filtré par le filtre 14 de la boucle d'asservissement de phase. Le signal analogique filtré est appliqué à un convertis- seur analogique/numérique 15 qui l'échantillonne à des 6 - instants déterminés sous la commande des impulsions d'échantillonnage IE reçues sur la ligne 101 et prove- nant du compteur d'impulsions 4 par l'intermédiaire de la porte-ET 7 Le compteur d'impulsions 4 est connecté à la sortie de l'oscillateur et donc attaqué par les signaux d'horloge-mère Ba Le convertisseur 15 produit ainsi et retient temporairement les impulsions numériques. Celles-ci sont ensuite reconverties sous forme analogique par un convertisseur numérique/analogique 16 pour comman- der l'oscillateur 1. Le fonctionnement du générateur est décrit en se référant au diagramme des temps de la figure 2. Sur ce diagramme, les différentes lignes représentelt: A: une période de trame AIRT B: la composition des trames de liaison montante, dans laquelle: RPB désigne l'intervalle de récupération de la porteuse bit MUL désigne un mot unique local RAF désigne une rafale d'une station terrienne G désigne un temps de garde C: le signal d'horloge-rafale D: le signal d'horloge-mère E: une impulsion de début de trame F: une impulsion de fin de trame G: le signal de validation H:.des impulsions d'échantillonnage La boucle d'asservissement de phase 2 est commandée par les impulsions d'échantillonage IE pendant la durée de signaux de validation FV successifs qui correspondent chacun à la période d'une trame de rafale T comprenant la rafale d'une station terrienne RAF y compris le mot unique local MUL La période de chaque trame T est divisée en intervalles de temps égaux La mémoire 5 -7- sert à déterminer le début et la fin de chaque trame T. A cet effet, à une adresse distincte O,1 O o M dans la mémoire 5 (Fig 3) se trouve enregistré un signal logique O pour chaque intervalle de temps saufl pour les inter- valles de début et de fin de trame (notes t D et t F respectivement) pour lesquels se trouve enregistré un signal logique 1 o La colonne repérée par le code ST est réservée à l'identification d'un début de trame et la colonne repérée par le code SP est réservée à l'iden- tification d'une fin de traime La mémoire 5 est lue sous la commande d'un signal d'adresse AD reçu du compteur d'impulsions 4 à travers la porte 9, Le signal logique I lu pour l'intervalle de début de trame t D est appliqué sous forme d'une impulsion ST à l'entrée de mise à l'état I de la bascule 6 et le signal logique 1 lu pour l'intervalle de fin de trame t F est appliqué sous forme d'une impulsion SP à l'entrée de mise à l'état O de la bascule 6 o La période comprise entre les flancs montants des deux impulsions ST et SP, pendant laquelle la bascule 6 applique un signal FV sur la ligne 100, définît la fenêtre de validation de la boucle d'asservissement de phase 2 Le signal de validation FV valide les diviseurs de fréquence 11 et 12 de la boqucle 2 dont le comparateur 13 peut alors détecter les différences de phase entre les signawu d'horloge de l'oscillateur embarqué I et les signaux de rafale reçu durant la trame de rafale correspondante. La mise à jour de la mémoire 5 se fait par télémesure - et télécommande ou liaison de données sur la ligne 102, l'interface de mise à jour 8, les adresses étant transférées par la ligne 103 et la porte 9. Il est bien entendu que la logique de commande program- 8- mable 3 peut être réalisée dans diverses formes d'exécution relevant de la compétence normale de l'homme de l'art Par exemple, au lieu d'utiliser-une mémoire à accès aléatoire comme dans l'exemple décrit, la logique pourrait utiliser des dispositifs de comptage pour déterminer les intervalles de début et de fin de trame et définir la fenêtre de validation de la boucle de réglage 2. i -9- R E V E N D I C A T I O N S 1 Générateur de signaux de synchronisation pour réseau de télécommunications à accès multiple par répar- tition dans le temps avec commutation en bande de base, ce-générateur comprenant un oscillateur à fréquence commandée en tension, caractérisé par une boucle d'asservissement de phase ( 2) ayant une entrée connectée pour recevoir les signaux (f 1) engendrés par ledit oscillateur ( 1) et une entrée connec- tée pour recevoir des signaux d'horloge de rafales consécutives (f 2) en provenance de la même station = terrienne, ladite boucle ( 2) comprenant des moyens ( 13- 16) répondant à un signal de validation (FV) pour détecter les différences de phase entre les signaux (f 1) dudit oscillateur et les signaux de rafales (f 2),et pour produire un signal de contrôle pour ledit oscillateur( 1), et par une logique de commande programmable ( 3) organisée pour définir le début et la fin de chaque trame de rafale (T) et produire le signal de validation (FV) pour commander la boucle d'asservissement de phase ( 2) pendant chaque trame. 2 Générateur selon la revendication 1, Caractérisé en ce que la boucle d'asservissement de phase ( 2) comprend un comparateur de phase ( 13) connecté pour comparer les signaux (f 1) de l'oscillateur à fréquence commandée en tension ( 1) et les signaux de rafales (f 2) et pour produire chaque fois un signal représentatif de la différence de phase entre les signaux d'entrée, un convertisseur analogique/numérique ( 15) commandé par des impulsions d'échantillonnage (IE) pour échan- tillonner les signaux de différence de phase et produire des signaux de commande, un convertisseur numérique/analogique( 16) pour convertir chaque signal de commande en un signal analogique pour la commande dudit oscillateur ( 1).