Brevet FR2764124A1 — publié le 19981204

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif d'aide au pointage d'antenne équipée de tête TVRO pour récepteur satellite. La présente invention est partiellement applicable aux récepteurs de transmission par satellite dont les principales caractéristiques sont - D'être équipés de tête LNB (Low Noise Block) de type TVRO (Television Receive Only) à forte dérive en fréquence (supérieure à + 500 kHz), - D'assurer les fonctions de démodulation synchrone de porteuses numériques de type BPSK (Binary Phase Shift Keying) ou QPSK (Quadrature Phase Shitf Keying) dont le débit est inférieur à 2,048 Mbps (Millions de bits par seconde). Le principe de fonctionnement de la présente invention peut être facilement étendu aux récepteurs de transmission par satellite présentant tout ou partie des caractéristiques suivantes - équipés de têtes LNB de type PLL (Phase Locked Loop) à dérive en fréquence compensée (Typiquement inférieure à + 200 kHz), - assurant les fonctions de démodulation de modulations numériques complexes de type QAM (Quadrature Amplitude Modulation) à grand nombre d'états (supérieur à 16), - assurant les fonctions de démodulation de modulations numériques complexes de type QAM (Quadrature Amplitude Modulation) à des débits supérieurs à 2,048 Mbps (Millions de bits par seconde) ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Ce chapitre décrit l'état de l'art constaté sur les récepteurs répondant aux caractéristiques du domaine privilégié d'application. La performance améliorée par la présente invention est définie de la façon suivante : Durée totale de verrouillage initial sur le canal utile. Le canal utile est défini comme étant le canal de transmission transportant les données du service à restituer par le récepteur. Les conditions de départ du verrouillage initial sont définies de la façon suivante - le démodulateur est désynchronisé, c'est à dire, n'a acquis ni rythme, ni porteuse, - la dérive en fréquence de la tête LNB TVRO est inconnue du récepteur et est considérée ayant une valeur aléatoire dans sa plage de variation, - l'antenne est portée dans une direction candidate à la bonne réception du signal émis par le satellite, - les caractéristiques du canal utile sont connues. Pour chaque position d'antenne candidate à la bonne réception du satellite, le temps de verrouillage initial constaté est d'environ 1 minute. Les inconvénients de ce long temps de verrouillage conduisent l'installateur pointant l'antenne à - attendre ce laps de temps d'une minute par défaut pour considérer l'antenne correctement pointée, si tel est le cas, - avoir recours à des outillages de prépointage (élévation et azimut) mécanique (niveau à bulle) ou électroniques complexes (GPS), c'est à dire coûteux et lourds d'utilisation. La présente invention diminue de façon considérable la durée totale de verrouillage initial sur le canal utile à 5 secondes, typiquement. EXPOSE DE L'INVENTION La figure 1 représente la description fonctionnelle du démodulateur satellite, y compris le mécanisme d'aide du pointage faisant l'objet de l'invention. L'antenne (1), réglable par une monture spécifique en élévation et azimut (2) est équipée d'un LNB de type TVRO (3) dont l'incertitude en fréquence est + Af. Après transposition en bande L par le LNB TVRO, le signal satellite est présenté au démodulateur satellite après transport par câble UHF(4). Le signal est ensuite transposé en fréquence intermédiaire (FI) au moyen d'un mélangeur à réjection d'image (5) attaqué par un synthétiseur HF (6). Après filtrage FI (7), le signal subit ensuite une deuxième transposition de fréquence en bande de base par un mélangeur de type I/Q (8) alimenté par un synthétiseur bande de base (BB) (18) avec porteuse en phase et quadrature (9). Les voies I et Q du signal ramené en bande de base subissent ensuite un filtrage de type racine de cosinus surélevé dont la largeur de bande Sf est programmable (10). Le niveau reçu du signal filtré est calculé au moyen d'un module spécifique réalisant la fonction Les voies I et Q attaquent enfin le démodulateur (11) assurant les fonctions de récupération de rythme et de porteuse. Le démodulateur (11) restitue finalement les données et l'horloge (17) associée extraite du signal filtré en bande de base. L'information de niveau (14) est sauvegardée par l'automate dit de pointage (15) dont les principales fonctions sont - la mémorisation des informations de niveau reçu (14), - l'exécution de la séquence d'aide au pointage, - le pilotage en conséquence des largeurs de filtre en bande de base (10) de largeur programmable - le pilotage du synthétiseur HF (6), - le pilotage du synthétiseur BB (18), - la présentation à l'installateur de l'indication de synchronisation (16). Les caractéristiques de toute la chaîne de transposition (éléments (5), (6), (7), (8), (9), (10), (18) de la figure 1) sont les suivantes - gain fixe, - largeur de bande fixe, égale à 8f. Les informations relatives au signal utile à démoduler sont programmables et stockées en mémoire (15), c'est à dire - débit binaire du signal transmis : D (en bit/s), - type de modulation (BPSK ou QPSK) : M=2 (BPSK) ; M=4 (QPSK), - fréquence du canal utile : Fo. D'autre part, la programmation de la transposition de fréquence doit avoir une résolution meilleure que 8f et avoir une excursion supérieure à la plage Fo + df. Cette dernière performance peut être indifféremment répartie entre les synthétiseurs (6) et (18). Le principe de fonctionnement de l'automate de pointage repose sur une scrutation rapide des canaux de largeurs 8f et d'une mesure de leurs niveaux. Après sélection des canaux les plus forts, les synthétiseurs (6) et (18) sont programmés de façon à centrer les filtres bande de base (10) autour du canal utile candidat, réputé de niveau le plus fort. Après un délai de latence dit de synchronisation du démodulateur, l'automate (15) décide - soit de positionner les synthétiseurs FI (6) et BB (18) sur le canal candidat de niveau immédiatement le plus faible dans le cas où le démodulateur ne se synchronise pas, - soit d'arrêter le mécanisme de pointage et d'indiquer à l'installateur par l'indicateur (16) que la synchronisation est acquise dans le cas où le démodulateur se synchronise. A la mise sous tension, l'automate (15) exécute automatiquement les opérations suivantes Etape 1 : Détermination du nombre N d'échantillons de niveau reçu à mesurer et de 8f d'après les informations de programmation du canal utile. Etape 2 : Scrutation sur une largeur de fréquences + #f autour de F0, échantillonnage du niveau reçu dans chaque canal de largeur 8f, mémorisation de ce niveau. Etape 3 : Sélection des Nc canaux candidats pour la synchronisation parmi les N possibles Nc # N. Etape 4 : Tentative de synchronisation sur les Nc canaux candidats, en commençant du canal de niveau le plus fort vers le canal de niveau le plus faible. Etape 5 : Arrêt du mécanisme de pointage en cas de synchronisation avec succès sur l'un des canaux candidats. Sinon, à l'expiration de chacune des tentatives sur les Nc canaux, retour à l'étape 2. Indication de verrouillage à l'installateur au moyen de l'indicateur (16). Le signal utile est filtré par les filtres bande de base de largeur 8f (10). Détermination du nombre N d'échantillons On a : Ds = DX - ou D5 représente le débit symbole et M 8f Ds où k > 4 k le nombre N d'échantillons est donné par 2.M #f Scrutation autour de Fo L'automate programme les synthétiseurs HF (6) et BB (18) à la fréquence Fo. L'automate déroule ensuite, automatiquement, les opérations suivantes 1. Mise à zéro de la mémoire ; n = 0, 2. Programmation des synthétiseurs HF (6) et BB (18) à la fréquence : Fo-Af+n.6f, 3. Lecture du niveau reçu AGC (n) en sortie du module (12), en décibels (dB) soit 10 logl0 (I2 + Q2), AGC (n) désignant le niveau mesuré pour le nieme canal de largeur 8f (14), Nota : La présente invention est également applicable dans le cas où AGC (n) est mesuré en linéaire (soit 4. Sauvegarde de AGC (n), Si n = N-l alors scrutation terminée sinon incrémenter n d'une unité et retour à l'étape 2. Sélection des canaux candidats La sélection des canaux candidats repose sur la connaissance a priori du canal utile. Condition 1 : k échantillons successifs AGC (n) à AGC (n+k1) tels que : v [n,n+k-l]:|AGC(i)-AGC(j)| OÙ VTH désigne le seuil de platitude du canal reçu (Typiquement 3 dB). Condition 2 : AGC (n-2) AGC (n+k+l) Lorsque condition 1 et condition 2 sont vraies, alors le canal est considéré comme canal candidat. Nc ( Tentative de synchronisation sur les Nc canaux candidats Après avoir sélectionné un canal candidat numéro m, l'automate programme les synthétiseurs FI (6) et BB (18) à la fréquence : Fo - Af + m Après l'observation d'une temporisation T dite de synchronisation (T = 1 seconde typiquement), l'automate scrute le signal binaire (13) généré par le démodulateur (11), indiquant la synchronisation. Le critère de synchronisation est le produit des conditions suivantes - synchronisation bit acquise, - synchronisation porteuse acquise, - si necéssaire, critère spécifique au service. Fin de la séquence d'aide au pointage. Lorsque le critère de synchronisation est vérifié sur l'un des canaux candidats successivement sélectionnés, l'automate indique à l'installateur que la synchronisatiors est acquise au moyen de l'indicateur (16) de façon à lui indiquer que la position de pointage de l'antenne est la bonne (2).L'automate s'arrête alors automatiquement et scrute la programmation du canal utile à intervalles réguliers par exemple chaque seconde. En cas de changement de programmation du canal utile, l'automate redémarre automatiquement à l'étape 1. EXPOSE D'UN MODE DE REALISATION Un exemple de réalisation qui implémente avantageusement l'invention est donné en figure 2. L'antenne (1), réglable par une monture spécifique en élévation et azimut (2) est équipée d'un LNB de type TVRO (3). L'excursion en fréquence de l'oscillateur local du LNB TVRO (3), est appelée Af, d'une valeur maximale de + 1,5 MHz (+ 500 kHz typiquement). Après transposition en bande L par le LNB TVRO (3), le signal satellite est présenté à la partie démodulateur du récepteur après transport par câble UHF (4). Le signal satellite subit un filtrage par un filtre accordable dit de réjection de fréquence image (22). Le filtre (22) a pour objet de supprimer la fréquence image de la fréquence du canal utile recherché. Le signal utile est ensuite transposé en fréquence intermédiaire (7) (FI) au moyen d'un mélangeur (5) attaqué par un synthétiseur HF programmable (6). La largeur du filtre FI (7) est typiquement de quelques MHz (4 MHz pour l'exemple considéré) et est centrée autour de 480 MHz. Le signal satellite subit ensuite une deuxième transposition de fréquence fixe grâce à un oscillateur local (19) de 470 MHz. Celui-ci est échantillonné par un convertisseur Analogique Numérique (21) de résolution 12 bits. Le signal échantillonné subit une transposition numérique en bande de base au moyen d'un mélangeur I/Q (8, 9) attaqué par un synthétiseur bande de base (BB) programmable en fréquence (18). Les voies I et Q sont ainsi extraites du signal satellite. Le signal ramené en bande de base subit un filtrage de type cosinus surélevé (10) dont la largeur de bande 8f est programmable. Le niveau reçu du signal filtré (14) est calculé au moyen d'un module spécifique réalisant la fonction Les voies I et Q attaquent le démodulateur (11) assurant les fonctions de récupération de rythme et de porteuse. Le démodulateur (11) restitue finalement les données et l'horloge associée extraite sur le signal filtré en bande de base (17) et signale à l'automate (15) que la synchronisation est acquise par le signal (13). L'information de niveau est sauvegardée par l'automate (15) dit de pointage dont les principales fonctions sont - la mémorisation des informations de niveau reçu en mémoire RAM (24), - l'exécution de la séquence d'aide au pointage, - le pilotage en conséquence des largeurs des filtres Bande de base (10) de largeur programmable 8f, - le pilotage du synthétiseur HF (6), - le pilotage du synthétiseur Bande de base( BB) (18), - la présentation à l'installateur d'une indication de synchronisation sous forme d'une tension analogique (16). Cet automate est réalisé en logique séquentielle. La programmation du canal utile est effectué au moyen de micro-interrupteurs (20). REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'aide au pointage d'antenne équipée de tête TVRO pour récepteur satellite caractérisé en ce qu'il comporte un automate (15) échantillonnant les niveaux du signal satellite reçu dans la plage d'incertitude de fréquence de la tête TVRO (3), sélectionnant les canaux candidats d'après les caractéristiques a priori connues du canal utile selon leur ordre de niveau décroissant et générant un signal (16) de bon pointage d'antenne (1) et (2) d'après l'information de synchronisation (13) issue du démodulateur (11). 2 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le nombre d'échantillons de niveaux est calculé par l'automate (15) depuis les informations a priori connues du canal utile recherché. 3 ) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que l'automate (15) pilote les synthétiseurs (6) et (18) de façon à scruter séquentiellement la plage d'incertitude de fréquence de la tête TVRO (3) et d'enregistrer la mesure par le module (12) du niveau (14) du signal filtré par le filtre (10). 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'automate (15) sélectionne les canaux candidats selon la connaissance a priori des caractéristiques du canal utile d'après les échantillons de niveau mesuré et trie ces canaux candidats par ordre de niveau décroissant. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'automate (15) indique à l'installateur par le signal (16) que la synchronisation est acquise sur le canal utile.