Brevet FR2762178A1 — publié le 19981016

Procédé et système de distribution de services vidéo L'invention concerne un procédé et un système de distribution bidirectionnel de services vidéo pour des abonnés localisés dans un environnement proche. L'exploitation de services numériques à partir de liaisons satellite, pour des applications domestiques, va toujours croissant. Il s'agit de liaisons point à multipoint, le signal étant soit reçu par une antenne individuelle d'un abonné pour être transmis vers la ou les pièces de son appartement ou maison (liaison directe abonné), soit reçu par une antenne collective, généralement située sur le toit d'un immeuble. Dans ce dernier cas, le signal est généralement distribué vers les appartements des abonnés de la collectivité par l'intermédiaire d'un réseau de distribution à base de cables coaxiaux couplant les différents abonnés à l'antenne collective. Le terme "abonné" est pris ici au sens large d'utilisateur de 1 5 services. La bande passante d'un système satellite, typiquement de l'ordre de deux gigahertz, n'est pas compatible des réseaux de distribution par cable coaxial déjà installés dans les immeubles pour la réception de la télévision par voie terrestre ou câble à partir d'une antenne collective dans la bande UHF-VHF. La solution connue à ce problème, qui est celui de l'utilisation d'un réseau déjà existant est de transmoduler chaque signal numérique reçu d'un transpondeur satellite dans un signal de bande plus étroite. Cette modulation numérique est par exemple une modulation d'amplitude en quadrature utilisant une constellation 64 états (MAQ 64). La figure 1 représente une telle solution connue de l'art antérieur. L'ensemble 1 représente un immeuble constitué d'appartements 2. Une antenne satellite collective installée sur le toit de l'immeuble est couplée à un dispositif de réception 4 qui transmets le signal traité sur le réseau de distribution par câble coaxial 5 qui reliait les différents appartements de I'immeuble à une précédente antenne collective de réception UHF/VHF. Le signal satellite reçu par l'antenne satellite est transmis vers les différents abonnés par l'intermédiaire du dispositif de réception et du réseau de distribution. La figure 2 donne une représentation plus détaillée du dispositif de réception 4. Celui-ci reçoit le signal provenant de l'antenne satellite pour, après traitement, le transmettre sur le réseau de distribution 5. Il est constitué par la mise en parallèle d'un nombre N de groupes de circuits, chaque groupe étant constitué par un circuit de réception satellite 6, un circuit de modulation 7 et un circuit de conversion en fréquence haute 8. N correspond au nombre de transpondeurs satellites desquels sont captés les signaux numériques par l'antenne, chaque transpondeur représentant une fréquence déterminée. Il peut y avoir plus de 50 signaux à transmoduler, provenant chacun d'un transpondeur déterminé, pour un immeuble. Le circuit de réception satellite 6 comporte un tuner pour la sélection de la fréquence transpondeur, un démodulateur et des circuits de correction d'erreur pour fournir un flux de données numériques comprimées correspondant à ce canal transpondeur. Le circuit modulateur 7 réalise la transmodulation du signal provenant du circuit de réception les données numériques modulant un signal de fréquence intermédiaire, par exemple à la fréquence de 35 Mhz et ce signal transmodulé est ensuite transmis au circuit de conversion en fréquence haute 8 pour convertir cette fréquence dans la bande UHF/VHF. Chacun des groupes de circuit, ou N voies couplées au câble de distribution, fournit un signal de fréquence différente, dans la bande UHF/VHF, chaque fréquence correspondant à un canal différent. Le signal reçu par l'abonné peut ainsi être traité par un démodulateur classique, comme s'il s'agissait d'une réception par câble. Une telle solution nécessite l'exploitation de circuits complexes, chaque signal provenant d'un transpondeur satellite devant être individuellement transmodulé pour la distribution sur le câble de descente UHF/VHF. D'autre part, rendre disponible sur le réseau de distribution tous les signaux reçus du ou des satellites deviendrait rapidement d'un coût prohibitif. Des informations, relatives par exemple au programme guide, risquent de ne pas être transmises si un ou des canaux sur lesquels elles sont véhiculées ne sont pas sélectionnés pour la transmodulation. La nécessité de traiter certaines informations, par exemple la mise à jour des données signalétiques relatives aux canaux, avant leur transmission sur le réseau de distribution, peut donc s'avérer nécessaire et créer des contraintes supplémentaires dans la conception des circuits. Bien sûr, il serait concevable, pour résoudre le problème, de remplacer le réseau câblé existant par un nouveau réseau de câble coaxial ayant la bande passante requise de l'ordre de 2 Ghz. Cette solution est cependant très coûteuse et entraîne des nuisances importantes lors de l'installation. Les liaisons par cable de type UHF/VHF reliant les abonnés à une antenne collective, dans un immeuble, exploitent habituellement des répéteurs qui rendent ces liaisons unidirectionnelles. Ceux-ci sont rendus nécessaires pour amplifier les signaux du fait de la perte engendrée par la répartition du signal entre les abonnés. Ainsi, aucune voie de retour n'est rendue possible par le réseau de câbles de descente des signaux UHF/VHF tel qu'installé, lorsqu'une solution telle qu'une transmodulation des signaux satellites est exploitée. Il est également connu de transmettre des données numériques par liaison sans fil, par exemple le système de transmission sur réseaux locaux connu sous l'appellation Wireless LAN (Local Area Network en anglo-saxon pour réseau local). Les données sont émises à une fréquence de l'ordre de 2.5 Ghz entre les postes de travail reliés de cette manière au réseau local. Ces liaisons sont cependant limitées, en portée, à une distance de l'ordre de 50 à 100m. Elles sont sujettes aux interférences du fait des multitrajets dus aux réflexions sur les murs etc., elles sont également sujettes aux atténuations dues aux parois et autres obstacles, rendant par là même l'installation délicate ou les liaisons peu fiables. L'invention a pour but de pallier les inconvénients précités. Elle a pour objet un procédé de distribution dans un bâtiment d'un signal numérique reçu dans une bande de fréquence donnée, vers des abonnés, caractérisé en ce qu'il réalise une conversion du signal numérique dans une autre bande de fréquence, en ce qu'il réalise une transmission sans fil point multipoint du signal converti entre une antenne collective et des antennes abonnés et en ce que la transmission est effectuée à l'extérieur du bâtiment. Elle a également pour objet un système de distribution de données numériques selon le procédé précédent, caractérisé en ce que I'antenne collective et les antennes abonnés sont placées à l'extérieur du bâtiment, en ce qu'il comporte un circuit de transposition de fréquence qui réalise au moins une conversion de fréquence du signal reçu de l'antenne satellite et de son bloc LNB, un amplificateur du signal ainsi converti pour l'alimentation de l'antenne collective. Ainsi, les signaux reçus par l'antenne sur le toit de l'immeuble sont distribuées vers les terminaux abonnés par une liaison sans fil. Ceci est réalisé par l'intermédiaire d'une transposition en fréquence de l'ensemble de la bande satellite reçue dans une bande de fréquence plus haute et par l'utilisation, chez l'abonné, d'antennes de réception de très petites dimensions. L'invention a pour principal avantage de fournir une solution à faible coût pour la distribution de signaux satellites à des appartements. Le dispositif de distribution, simple, c'est à dire sans liaison filaire, est également très discret et peu onéreux. Il est très peu encombrant pour I'abonné, les antennes étant de dimension très réduite, par exemple quelques centimètres. L'invention a également pour avantage qu'elle permet de réaliser une voie de retour sans qu'il soit nécessaire de remplacer le cablage existant de l'immeuble. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, la transmission de signaux satellite dans un immeuble selon l'art antérieur, - la figure 2, le dispositif de traitement pour la transmission de signaux satellites sur un réseau câblé selon l'art antérieur, - la figure 3, la distribution de signaux satellites dans un immeuble selon l'invention, - la figure 4, un dispositif de traitement pour la distribution de signaux satellites vers les abonnés selon l'invention, - la figure 5, un dispositif de réception de signaux satellites chez l'abonné selon l'invention. La figure 3 représente une description schématique de la distribution des signaux satellites reçus par une antenne de réception collective sur le toit d'un immeuble. La même numérotation est utilisée pour les éléments identiques à ceux de la figure 1. Les signaux reçus par l'antenne 3 sont transmis à un circuit de transposition de fréquence 9 dont la sortie est reliée à une antenne émettrice 11. Ces signaux sont captés au niveau de chaque appartement 2 par une antenne satellite réceptrice 12 installée par exemple sur la façade de l'immeuble au niveau de l'appartement. Le circuit de transposition de fréquence 9 reçoit les signaux satellite provenant de l'antenne 3 pour les convertir de la bande de fréquence intermédiaire satellite à la bande 40,5 Ghz-42,5 Ghz d'une manière détaillée plus loin. Ces signaux sont transmis à une antenne d'émission 11 pour être captés par les différentes antennes de réception des abonnés 12. Du fait des très faibles distances de communication, la puissance d'émission fournie par le circuit de transposition de fréquence peut être de faible valeur, typiquement de lmW par signal transpondeur à émettre. Dans un exemple d'implantation, I'antenne émettrice et les différentes antennes réceptrices sont fixées le long de la façade de l'immeuble, I'antenne émettrice dirigée vers le bas de l'immeuble et les antennes réceptrices orientées vers le haut. La condition requise est que, en fonction du diagramme de rayonnement des antennes émettrice et réceptrice (de leur gain respectif), la densité de puissance du signal reçu par les antennes 12 soit compatible du seuil de sensibilité des récepteurs reliés à ces antennes. Les fréquences de transmission sont par exemple autour de 24 Ghz, 40 Ghz ou 60 Ghz, là o le domaine fréquenciel disponible permet d'occuper une bande de fréquence d'approximativement 2 Ghz. La figure 4 donne une description détaillée du circuit de transposition de fréquence exploité par le système de distribution selon l'invention. Les signaux reçus du satellite par une antenne satellite 3 sont convertis par l'intermédiaire d'un bloc convertisseur faible bruit 13 (généralement solidaire et partie intégrante de l'antenne) ou LNB selon l'appellation anglo-saxonne de Low Noise Blockdownconverter. Ces signaux sont ensuite transmis à l'entrée du circuit de transposition de fréquence 9 (non représenté en tant que tel sur la figure 4) qui est la première entrée d'un mélangeur 14, la deuxième entrée de ce mélangeur étant alimentée par un oscillateur local 15. La sortie du mélangeur est reliée, par l'intermédiaire d'un filtre passe-bande 16, à une première entrée d'un deuxième mélangeur 17 dont la deuxième entrée provient d'un deuxième oscillateur local 18. La sortie du mélangeur est reliée à un amplificateur de puissance 19 qui transmet le signal amplifié vers une antenne d'émission 20. La sortie de l'amplificateur de puissance 19 est la sortie du circuit de transposition de fréquence 9 qui regroupe donc les circuits décrits 14 à 19. Le signal reçu par l'antenne, par exemple dans la bande de fréquence 10, 7-12,7 Ghz, est convertit une première fois dans la bande de fréquence intermédiaire 950-2150 Mhz par l'intermédiaire du bloc convertisseur faible bruit 13. Grâce au mélangeur 14, I'oscillateur local 15 lui fournissant, sur sa deuxième entrée, un signal à la fréquence de 11 Ghz, le signal est converti une seconde fois autour de la fréquence de 12 Ghz. Le signal à la fréquence intermédiaire ainsi obtenu est ensuite filtré grâce au filtre 16 qui élimine la fréquence image, puis transmis à un deuxième mélangeur 17. Ce mélangeur reçoit, sur la deuxième entrée, le signal de l'oscillateur local 18 à la fréquence de 27,5 Ghz pour convertir le signal incident dans la bande de fréquence 40,5 - 42,5 Ghz. C'est ce signal qui est amplifié par l'amplificateur 19 pour alimenter l'antenne 20 avec une puissance suffisante pour être capté par l'ensemble des abonnés de l'immeuble. Du fait du faible niveau de puissance requis par canal transpondeur, un seul amplificateur à 40 Ghz est généralement suffisant pour amplifier l'ensemble des signaux transmis par les transpondeurs satellite et captés par l'antenne satellite 3. Les dimensions de l'antenne de transmission 20 sont extrêmement réduites, typiquement un diamètre de 3 cm, du fait des hautes fréquences d'émission et il en est de même pour les antennes abonnés. Le diagramme de rayonnement de l'antenne est choisi pour couvrir la façade de l'immeuble et minimiser les interférences avec les systèmes de distribution des autres immeubles. La forme du diagramme est par exemple choisie pour fournir une largeur de faisceau d'antenne de 60 à degrés dans un axe, selon la largeur de l'immeuble, et 5 à 20 degrés dans l'autre axe. La puissance transmise au niveau des aériens pourra être limitée à une valeur prédéfinie pour permettre un choix des fréquences si les normes et réglementations d'utilisation de fréquences du spectre radioélectrique autorisent l'utilisation libre de fréquences pour des puissances inférieures à des valeurs spécifiées, lorsque de telles normes et autorisations existent. La figure 5 représente un schéma des circuits de réception chez l'abonné. Le signal transmis par l'antenne commune d'émission 20 est reçu par l'antenne abonné 12 puis est transmis sur une première entrée d'un mélangeur sous-harmonique 21 connu sous l'appellation sub-harmonic mixer en anglo-saxon, la deuxième entrée de ce mélangeur étant alimentée par un oscillateur local 22. Le signal converti est ensuite transmis à un bloc convertisseur faible bruit 23 puis à un récepteur satellite standard 24 alimentant le téléviseur 25. L'antenne abonné orientée vers le toit de l'immeuble, capte les signaux dans la bande de fréquence de 40 Ghz. Ces signaux sont reçus par le mélangeur sous-harmonique 21 qui est à la fois un multiplieur et un mélangeur. Ainsi, le signal reçu sur sa deuxième entrée et provenant de l'oscillateur local à la fréquence de 14,9 Ghz voit sa fréquence d'abord multipliée par deux avant d'être mélangé avec le signal incident reçu sur la première entrée. Grâce à l'utilisation de ce type de mélangeur, il est possible d'exploiter un oscillateur local de fréquence plus faible et donc de coût réduit. Le signal en sortie du mélangeur se trouve ainsi converti dans la bande de fréquence satellite autour de 11 Ghz et ce signal peut être transmis à un bloc convertisseur faible bruit (LNB) standard 23 du type celui exploité-derrière l'antenne satellite. Le signal est ensuite traité par un récepteur satellite (ou démodulateur satellite) standard 24. Cette installation peut être facilement complétée pour la réalisation d'une voie montante, I'interactivité étant une caractéristique importante dans la fourniture de services à l'abonné. Ainsi une voie émission chez l'abonné réalisant la conversion de fréquence dans la bande de 40 Ghz et la transmission du signal via un duplexeur placé derrière l'antenne 12 permet l'envoi de données par chaque abonné. Ces données sont captées par l'antenne collective 20 qui alors, également par l'intermédiaire d'un duplexeur, d'un circuit de réception réalisant une conversion de fréquence dans la bande satellite et d'un circuit d'émission attaquant un deuxième duplexeur placé derrière l'antenne 3 permet de retransmettre ces données vers le satellite. De même et afin de parfaire la compatibilité avec la capacité de transmission satellite, qui peut émettre avec une bande passante de 2 Ghz dans les deux polarisations, la voie de réception décrite peut être doublée pour recevoir les signaux satellites dans l'autre polarisation. Les antennes et 12 sont alors à double polarité et la commande du commutateur de polarité de l'antenne abonné est par exemple, d'une manière connue, effectuée par le récepteur abonné. Le dispositif décrit concerne la réception de signaux satellites. Cette invention peut également être exploitée dans le cas de la distribution de signaux par réseau câblé urbain, dans le cas o les immeubles à desservir ne sont pas équipés d'un réseau adapté de distribution par câble. L'arrivée câble au pied de l'immeuble est alors reliée à un dispositif du type celui décrit à la figure 4, les signaux provenant du bloc LNB de l'antenne satellite étant ici remplacés par les signaux provenant du câble, avec les interfaces nécessaires pour l'adaptation de ces signaux. La liaison hyperfréquence est alors par exemple du type ascendante, I'antenne d'émission 20 étant placée au bas de l'immeuble. L'invention peut également être exploitée dans la transmission de données, par exemple sur réseau local, d'un étage à l'autre d'un bâtiment. Les réseaux locaux à transmission sans fil sont en effet limités en portée, de l'ordre d'une vingtaine de mètres et le procédé et dispositif décrits peuvent être utilisés pour la transmission et l'échange à plus grande distance des données circulant sur les réseaux en s'affranchissant de la sorte des problèmes d'atténuation ou d'interférence rencontrés habituellement avec les dispositifs existants. Bien évidemment, l'invention ne se limite pas à la réception de signaux provenant d'un seul satellite. Des signaux provenant d'un satellite ayant une polarisation différente ou d'autres satellites seraient traités de la même manière en exploitant une seconde chaîne de conversion de fréquence haute, tous les signaux étant transmis vers les abonnés par la même antenne 20. REVENDICATIONS 1. Procédé de distribution dans un bâtiment (1) d'un signal numérique reçu dans une bande de fréquence donnée, vers des abonnés, caractérisé en ce qu'il réalise une conversion (9) du signal numérique dans une autre bande de fréquence, en ce qu'il réalise une transmission sans fil point multipoint du signal converti entre une antenne collective (11, 20) et des antennes abonnés (12) et en ce que la transmission est effectuée à l'extérieur du bâtiment (1). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal numérique est celui provenant d'une antenne collective satellite (3) installée sur le toit d'un immeuble et recevant des signaux satellites et en ce que le signal est converti dans une bande de fréquence plus haute que celle du signal satellite pour la transmission des signaux. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal numérique est celui d'un réseau local et en ce que ce signal est transmis d'un étage à l'autre du bâtiment. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour transmettre les signaux en mode bidirectionnel en inversant la fonction des antennes émettrices et réceptrices. 5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour transmettre les signaux en polarisation orthogonale. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence de transmission est choisie dans une bande de fréquence de 24, 40 ou 60 Ghz. 7. Système de distribution d'un signal numérique selon le procédé de la revendication 2, caractérisé en ce que l'antenne collective (20) et les antennes abonnés (12) sont placées à l'extérieur du bâtiment, en ce qu'il comporte un circuit de transposition de fréquence (9) qui réalise au moins une conversion de fréquence (14, 15; 17, 18) du signal reçu de l'antenne satellite et de son bloc LNB (3, 13), un amplificateur (19) du signal ainsi converti pour l'alimentation de l'antenne collective (20). 8. Système de distribution selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'antenne émettrice (20) et les antennes réceptrices (12) sont à double polarisation. 9. Système de distribution selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la puissance d'émission transmise par les antennes est limitée à une valeur prédéfinie.