Brevet FR2664449A1 — publié le 19920110

Système spatial de télécommunications L'invention concerne un système spatial de télécommunications. Un tel système permet d'interconnecter des utilisateurs se trouvant dans différentes zones ou traces délimitées au sol par les faisceaux des antennes réception et émission d'un satellite artificiel. Pour réaliser ce type d'interconnexion, les méthodes connues utilisées dans le domaine spatial sont: le multiplexage de fréquence, dans lequel des bandes de fréquence sont attribuées à chaque zone Les stations terriennes émettent autant de porteuses que le trafic entre zones le demande Ces porteuses doivent être démultiplexées, puis multiplexées dans le satellite pour alimenter chaque faisceau d'antenne émission. la méthode temporelle, dans laquelle toutes les stations sont synchronisées, de telle façon qu'une matrice de commutation hyperfréquence puisse répartir des portions de trames entre les zones. la commutation bord, dans laquelle les porteuses sont démodulées à bord du satellite et commutées vers les faisceaux des antennes d'émission. De telles méthodes sont décrites notamment dans le "manuel sur les télécommunications par satellite" de l'Union internationale des télécommunications (Comité consultatif international des radiocommunications; Genève 1985; voir notamment page 170 et figures 4.11 et 4 12). Les inconvénients de ces différentes méthodes sont les suivants dans un multiplexage de fréquence, indépendamment de la difficulté pour les stations terriennes d'émettre autant de porteuses que de zones avec lesquelles elles veulent établir des communications, le dispositif de multiplexage à bord du satellite est complexe et manque de souplesse (exemple INMARSAT III). la méthode temporelle nécessite l'emploi d'une matrice de commutation hyperfréquence qui est compliquée et devient pratiquement irréalisable si le nombre de zones est grand. la commutation bord nécessite une démodulation bord, ce qui, en cas de nombreuses porteuses, devient vite irréalisable. L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients. -2- Elle propose à cet effet un système spatial de télécommunication, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne émission et une antenne réception multifaisceaux délimitant pour chacun des faisceaux émis et reçus des zones géographiques adjacentes ou non, ces antennes étant disposées sur un satellite. Un tel système permet d'améliorer la méthode temporelle en supprimant la matrice de commutation hyperfréquence et en utilisant une antenne émission (ou réception) reconfigurable du type réseau possédant des circuits BFN ("beams forming networks') variables associés à une antenne réception (ou émission) fixe Cette antenne réception (ou émission) possède plusieurs faisceaux fins correspondant à différentes zones géographiques Zl, Z 2 Zx L'antenne émission (ou réception) possède également x faisceaux fins correspondant aux zones géographiques Zl, Z 2 Zx, mais grâce aux circuits BFN variables, les faisceaux se déplacent entre les zones, permutant cycliquement leurs positions entre eux. Avantageusement un tel système est suffisamment souple pour pouvoir s'adapter à des besoins non connus à l'heure actuelle. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles: les figures 1 et 2 illustrent le système de l'invention. L'invention concerne un système permettant la gestion des commandes d'antennes 10 et 11 à plusieurs faisceaux et de grand gain équipant un satellite de télécommunications 12 Ce système permet de faire communiquer entre eux des stations terriennes appartenant à des zones géographiques différentes existant dans la couverture globale d'un satellite Ces zones géographiques correspondent aux empreintes sur la terre 13 des différents faisceaux, représentées sur la figure 1, qui sont référencés Zl, Z 2 Zx Ce système permet de faire communiquer entre elles les stations terriennes appartenant aux zones Zl, Z 2 Zx, en respectant une matrice de trafic existant entre ces zones Zi Il permet également une telle interconnexion et la reconfiguration de celles-ci correspondant à la fluctuation du trafic. Sur la figure 1 le satellite artificiel de télécommunication 12, -3travaillant en répéteur, est équipé de deux antennes multifaisceaux 10 et Il délimitant, pour chaque faisceau des zones géographiques adjacentes ou non; chacune de ces zones étant ainsi couverte par un faisceau de l'antenne émission 10 et de l'antenne réception 11. Selon l'invention l'une des antennes est reconfigurable: Elle permet ainsi de permuter les faisceaux disponibles derrière chaque accès, une émission reçue de la zone Zl peut alors être réacheminée vers la zone Z 2 puis la zone Z 3 puis la zone Zx On obtient par permutation une interconnexion de toutes les zones entre elles. Ainsi, en fin de cycle, toutes les zones ont été interconnectées au moyen d'une discrimination spatiale du faisceau porteur de l'information. Le chemin de l'information à bord du satellite 12 est représenté sur la figure 2 Dans cet exemple on utilise une antenne à réflecteur 11 fixe à la réception, une antenne réseau 10 variable à l'émission Mais ces rôles peuvent être inversés. Des circuits 14 ("Beams forming network" ou réseaux de formation de faisceaux) sont reliés à travers les circuits de réception 15 à l'antenne de réception 11 d'une manière fixe et invariable Ces circuits BFN 14 sont reliés à travers des répartiteurs 16 et des amplificateurs de puissance 17 à l'antenne émission 10. A l'instant to initial, l'antenne émission a ses circuits BFN réglés de telle sorte que le circuit BFN 1 oriente son faisceau sur la zone Zl, le circuit BFN 2 oriente son faisceau sur la zone Z 2 Le circuit BFN x sur la zone Zx Ces circuits restent orientés dans cette position pendant un temps A Tl. A l'instant to + 'a Tl, il y a un nouveau réglage de ces circuits BFN de telle sorte que le circuit BFN 1 oriente son faisceau sur la zone Z 2, le circuit BFN 2 sur la zone Z 3 le BFN x sur la zone ZI Ce nouveau réglage se maintient pendant la durée d T 2, etc A l'instant to + t Tl + à T 2 + + Tx le réglage des circuits BFN revient au réglage initial au temps to. Dans le tableau, donné en fin de description, est représentée cette permutation des faisceaux. Toutes les zones Z sont donc successivement mises en -4- communications, deux à deux pour permettre l'interconnexion complète des x zones entre elles. Bien évidemment, la séquence des différents réglages des circuits BFN (lois de phase et/ou amplitude) doit être optimisée pour offrir le plus de trafic possible En particulier si deux zones Zp et Zq n'ont pas d'autre trafic que le trafic entre elles, il n'est pas nécessaire de faire varier les circuits BF Np et les circuits BF Nq qui sont programmés pour que les faisceaux soient orientés sur les zones Zp et Zq d'une manière constante Par contre, les autres circuits BFN varient cycliquement selon le besoin du trafic. Les stations terriennes de la zone Zl pendant le temps to à to + A TI communiquent entre elles Pendant le temps to + à Tl à to + AT 1 + d T 2, les stations de la zone Zl transmettent vers les stations de la zone Z 2. Les stations terriennes émettent en permanence, mais vers des zones différentes cycliquement Si plusieurs stations d'une même zone, par exemple de la zone Zl, ont les mêmes relations avec d'autres zones, par exemple les zones Z 2 et Z 3, des porteuses différentes doivent être attribuées à chaque station, mais une répartition temporelle peut également exister entre les stations de la zone Zl et dans ce cas, l'émission des stations est discontinue. Les stations terriennes et le satellite sont donc en synchronisme puisque l'information allant d'une zone Zp à une zone Zq doit arriver dans le satellite à un moment bien défini dans la trame Ces stations situées dans les différentes zones reçoivent par avance, par une liaison séparée, les informations concernant l'ordre des commutations et un top de synchronisation De même à la réception, la référence dans la trame donne la zone d'o provient l'information. D'autre part, l'optimisation de la trame, c'est-à-dire des temps âTl, A T 2 lt Tx, est à réaliser en tenant compte de la matrice des quantités d'informations à transmettre de zone à zone Moyennant des modifications mineures, des algorithmes appropriés, déjà étudiés pour les matrices de commutation hyperfréquence, peuvent être utilisés. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. Dans une variante de réalisation l'antenne réception 11 peut être reconfigurable et l'antenne émission 10 fixe. Le système de l'invention permet de combiner les différentes méthodes d'interconnexion: spatiale, temporelle et fréquencielle. 6 - I Ili Circuit li Circuit Icircuit IL I Circuit I Il |l BFNI Il BFN 2 Il BFN 3 | BF Nx Il Il Il Il 11 Il Il Il Ilde to à to+ A Tl Il Z 1 Il Z 2 I Z 3 -là -I Zx l Il Il II H HiI 1 I 1 to+ A T à to+ T 1 Il Z 2 Z 3 I Z 4 Il I z I Il 1 l+ T 2 l Il Il H Il Il Il N I Il Il Il Ito+ Tl + T 2 à Z 3 I Z 4 l Z 5 I I l Z 2 H lit Ao T+ T 2 +T+ T 3 Il I l Il l H Il I Il Il Il Il Il Il I II 1 I i II i Il II 1 Il Il Il Il I I Il Il II lito+ A Tl + / Tx-1 à NI I l N H N I lito+ A T 1 + + Tx I Zx || zi l Z 2 l | | Zx-1 Il Il II II Il Il II Il I Ito+ Tl+ T 2 t T Tx Il l Z 2 Il Z 3 l Il Zx U Ito+ T+ A T 2 I Tx Il I Ul ll Il l 1 l+ A Tl I I 11 H I 1 I 1 X il 11 = I 1 l Il 11 _ 11 I l l -7- REVENDICATIONS 1/ Système spatial de télécommunications, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne émission ( 10) et une antenne réception ( 11) multifaisceaux délimitant pour chacun des faisceaux émis et reçus des zones géographiques (Zi) adjacentes ou non, ces antennes étant disposées sur un satellite ( 12); au moins l'une des antennes émission ( 10) ou réception ( 11) étant reconfigurable. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne reconfigurable réalise une permutation des zones géographiques (Zi) délimitées. 3/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette permutation est cyclique. 4/ Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne réception ( 11) est une antenne à réflecteur. / Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'antenne émission est une antenne réseau. 6/ Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits BFN, reliés à l'antenne émission, dont on permute les lois de phase et/ou d'amplitude.