Brevet FR2928510A1 — publié le 20090911

Système de formation de faisceaux à traitement fait au sol à transmission numérique L'invention concerne un système de formation de faisceaux à 5 traitement fait au sol ("Ground Based BeamForming" ou "GBBF" en langue anglaise). L'expression formation de faisceaux concerne la fonction accomplie par un système dans lequel l'énergie rayonnée épar une antenne à éléments rayonnants est focalisée dans une direction spécifique. L'objectif 10 est également de recevoir préférentiellement des signaux d'une direction particulière ou d'émettre préférentiellement des signaux dans une direction particulière. De tels systèmes sont généralement utilisés pour des terminaux distants tels des téléphones portables ou décodeurs numériques. La formation de faisceaux peut être effectuée dans le satellite ou dans une 15 station de base située au sol. La présente invention concernant un système de formation de faisceaux à traitement fait au sol, la formation de faisceaux est effectuée par la station de base. Effectuer la formation de faisceaux au sol procure divers avantages. Tout d'abord, la charge embarquée à bord du satellite est 20 diminuée, car les dispositifs de formation de faisceaux ("beamformers" en langue anglaise) sont disposés dans la station de base au sol et non dans le satellite. Le coût est également réduit, car les dispositifs de formations de faisceaux utilisés n'ont besoin de réaliser des contraintes techniques, par exemple de taille ou de masse, nécessaires à leur embarquement à bord 25 d'un satellite. Enfin, la formation de faisceau au sol permet une flexibilité d'utilisation et une évolution du système nettement supérieure à une formation de faisceaux effectuée dans le satellite. En effet, pendant la durée de fonctionnement du satellite, typiquement de l'ordre de dix ans, le nombre de dispositifs de formation de faisceaux peut être aisément augmenté si la 30 demande croît, et des dispositifs de formation de faisceaux ou de traitement 2 connexes peuvent aisément être changés ou mis à jour en fonctions des progrès techniques. Toutefois, dans les systèmes de formation de faisceaux à traitement fait au sol, il est difficile d'obtenir au sol une copie fidèle des signaux reçus par le satellite à partir de terminaux distants, et transmis par le satellite à la station de base au sol. De même, de manière duale, il est difficile d'obtenir dans le satellite une copie fidèle des signaux émis par la station de base. Un but de l'invention est de pallier à ces inconvénients. Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système de formation de faisceaux à traitement fait au sol comprenant un satellite et une base de traitement au sol. Ledit satellite est équipé de premiers moyens d'émission/réception pour émettre et recevoir des signaux analogiques avec des terminaux distants, et de deuxièmes moyens d'émission/réception pour émettre et recevoir des signaux avec des troisièmes moyens d'émission/réception au sol communiquant avec ladite base de traitement. Le satellite comprend des moyens de numérisation adaptés pour convertir des signaux analogiques reçus par les premiers moyens d'émission/réception en des signaux numériques, lesdits moyens de numérisation étant directement reliés aux premiers moyens d'émission/réception. Le fait de numériser les signaux au plus proche de la source de réception des signaux analogiques émis par des terminaux distants permet d'éviter une dégradation des signaux entre leur réception et leur numérisation dans le satellite. Dans un mode de réalisation, lesdits deuxièmes et troisièmes moyens d'émission/réception sont adaptés pour communiquer par signaux numériques. Un tel système permet de limiter sensiblement les différences entre les signaux reçus par le satellite en provenance des terminaux distants, et les signaux reçus par la station de base au sol après transmission par le satellite. En effet, une transmission de signaux sous forme numérique permet 3 de diminuer de manière significative le taux d'erreur de transmission par rapport aux transmissions analogiques. En outre, lors d'une transmission de signaux sous forme numérique, l'ajout de bruit est sensiblement limité en comparaison à une 5 transmission de signaux analogiques. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend, en outre, des moyens de filtrage numérique adaptés pour filtrer des signaux numériques. Un tel filtrage permet d'améliorer la qualité des signaux. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend, en outre, des 10 moyens de compression pour compresser des signaux numériques. Cette compression de données permet de limiter la bande passante nécessaire à la transmission des signaux. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend, en outre, des moyens d'ajout d'informations de multiplexage temporel aux signaux 15 numérisés, et des moyens de multiplexage temporel de signaux numériques. Ainsi on peut effectuer un multiplexage temporel des signaux en ajoutant des informations permettant de réaliser un démultiplexage correspondant lors de leur réception au sol. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol 20 comprend des moyens de démultiplexage de signaux numériques. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol comprend des moyens de décompression des signaux numériques. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend, en outre, un modulateur pour moduler les signaux numériques. 25 Dans un mode de réalisation, le système comprend un démodulateur au sol pour démoduler les signaux numériques reçus du satellite. On récupère ainsi le signal d'origine. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un 30 système de formation de faisceaux à traitement fait au sol comprenant un satellite et une base de traitement au sol. Ledit satellite est équipé de 4 premiers moyens d'émission/réception pour émettre et recevoir des signaux analogiques avec des terminaux distants, et de deuxièmes moyens d'émission/réception pour émettre et recevoir des signaux avec des troisièmes moyens d'émission/réception au sol communiquant avec ladite base de traitement. Le satellite comprend des moyens de conversion adaptés pour convertir des signaux numériques reçus par les deuxièmes moyens d'émission/réception en des signaux analogiques, lesdits moyens de conversion étant directement reliés aux premiers moyens d'émission/réception. Ainsi, les signaux numériques reçus de la station de base au sol par le satellite sont convertis en signaux analogiques au plus près de la source d'émission des signaux analogiques du satellite, ce qui évite un dégradation des signaux entre leur conversion analogique et leur émission vers les terminaux distants. Dans un mode de réalisation, lesdits deuxièmes et troisièmes moyens d'émission/réception sont adaptés pour communiquer par signaux numériques. Un tel système permet de limiter sensiblement les différences entre les signaux émis par la station de base au sol reçus par le satellite et les signaux transmis par le satellite aux terminaux distants. En effet, une transmission de signaux sous forme numérique permet de diminuer de manière significative le taux d'erreur de transmission par rapport aux transmissions analogiques actuelles. En outre, lors d'une transmission de signaux sous forme 25 numérique, l'ajout de bruit est sensiblement limité en comparaison à une transmission de signaux analogiques. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol comprend, en outre, des moyens de filtrage numérique adaptés pour filtrer des signaux numériques. 30 La qualité des signaux est ainsi améliorée. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol comprend, en outre, des moyens de compression pour compresser des signaux numériques. Cette compression de données permet de limiter la bande 5 passante nécessaire à la transmission des signaux. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol comprend, en outre, des moyens d'ajout d'informations de multiplexage temporel aux signaux numérisés, et des moyens de multiplexage temporel de signaux numériques. 10 II est ainsi possible d'effectuer un multiplexage temporel des signaux en ajoutant des informations permettant de réaliser un démultiplexage correspondant lors de leur réception par le satellite. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend des moyens de démultiplexage de signaux numériques. 15 Dans un mode de réalisation le satellite comprend des moyens de décompression des signaux numériques. Dans un mode de réalisation, la base de traitement au sol comprend, en outre, un modulateur pour moduler les signaux numériques. Dans un mode de réalisation, le satellite comprend un 20 démodulateur pour démoduler les signaux numériques reçus de la base de traitement au sol. Ainsi on retrouve le signal initial. Dans un mode de réalisation, lesdits terminaux distants comprennent des téléphones portables ou des terminaux de télévision 25 numérique. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de formation de faisceaux à traitement fait au sol dans lequel on convertit en signaux numériques des signaux analogiques reçus par un satellite après émission par des terminaux distants, ladite conversion ayant 30 lieu avant tout traitement ultérieur des signaux reçus. 6 Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de formation de faisceaux à traitement fait au sol dans lequel on convertit en signaux analogiques des signaux numériques reçus par un satellite après émission par une base de traitement au sol, ladite conversion ayant lieu directement avant l'émission des signaux vers des terminaux distants. L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : io La figure 1 illustre schématiquement un système de formation de faisceaux à traitement fait au sol, selon un premier aspect de l'invention (en réception de signaux de terminaux distants par un satellite avec transmission de ces signaux vers la base de traitement au sol) ; et La figure 2 illustre schématiquement un système de formation de 15 faisceaux à traitement fait au sol, selon un deuxième aspect de l'invention (en réception par un satellite de signaux de la base de traitement au sol avec émission de ces signaux vers les terminaux distants). Tel qu'illustré sur la figure 1, un système 11 de formation de faisceaux à traitement fait au sol comprend un satellite 2, une antenne 3 20 d'émission/réception au sol, et une base de traitement au sol 4. Bien entendu, les réception/émission au sol peuvent, en variante, être effectuées par une pluralité d'antennes d'émission/réception, toutes communiquant avec la base 4. Dans la suite de la description nous considérons, de manière non limitative, que les communications entre le satellite 2 et la station de base 4 25 est faite par un seul élément d'émission/réception 5 du satellite 2 et une seule antenne 3 d'émission/réception au sol. Le satellite 2 comprend une antenne 6 à élérnents rayonnants 7 transmettant chacun les signaux analogiques qu'ils reçoivent de terminaux distants, tel des téléphones portables 8. En variante, l'invention s'applique à 30 d'autres types de terminaux distants, par exemple, des terminaux de télévision numérique. L'antenne 6 peut être munie de filtres anti- 7 redressement associés aux éléments rayonnants 7. Des modules de numérisation 9 sont directement reliés à l'antenne 6 pour convertir les signaux analogiques respectifs reçus par les éléments rayonnants 7 en signaux numériques, afin de les transmettre à un module 10 d'ajout d'information ("framer" en langue anglaise) permettant à. un multiplexeur temporel 11 de multiplexer l'ensemble des signaux reçus des modules de numérisation 9. Ces signaux peuvent ensuite être filtrés par des filtres numériques optionnels 12 et compressés par un module de compression optionnel 13, afin respectivement d'améliorer la qualité des signaux obtenus et de limiter la bande passante nécessaire. Le satellite 2 comprend également un modulateur 14 pour moduler les signaux numériques afin de les transmettre sur une porteuse. Le satellite 2 comprend également un module 15 de changement de fréquence et un amplificateur 16 pour amplifier les signaux numériques à transmettre par l'élément d'émission/réception 5. L'antenne 3 reçoit les signaux numériques transmis par le satellite 2 et les transmet à un démodulateur 17 pour les démoduler. Les signaux démodulés sont transmis à la base 4 qui comprend un module de décompression optionnel 18 si le signal a été compressé dans le satellite 2, et un démultiplexeur 19 qui délivre en sortie des signaux numériques correspondants aux signaux numérisés dans le satellite 2 dès réception, à un module de traitement 20 pouvant mettre en oeuvre la formation de faisceaux et éventuellement des traitements additionnels. La figure 1 illustre la réception de signaux de terminaux distants 8 25 par e satellite 2 avec transmission de ces signaux vers la base de traitement au sol 4. La figure 2 illustre un système dual de celui de la figure 1, avec réception par le satellite 2 de signaux de la base 4 de traitement au sol avec émission de ces signaux vers les terminaux distants 8. Les éléments 30 identiques à ceux de la figure 1 ont les références numériques identiques. Tel qu'illustré sur la figure 2, un système 1 de formation de faisceaux à traitement fait au sol comprend un satellite 2, une antenne 3 d'émission/réception au sol, et une base de traitement au sol 4. Les communications entre le satellite 2 et la station de base 4 est, par exemple, faite par un seul élément d'émission/réception 5 du satellite 2 et une seule antenne 3 d'émission/réception au sol. Le module de traitement 20 de formation de faisceaux de la base 4 délivre des signaux numériques à un module 21 d'ajout d'information ("framer" en langue anglaise) permettant à un multiplexeur temporel 22 de 1 o multiplexer ces signaux. Ces signaux peuvent ensuite être filtrés par des filtres numériques optionnels 23 et compressés par un module de compression optionnel 24, afin respectivement d'améliorer la qualité des signaux obtenus et de limiter la bande passante nécessaire. La base de traitement 4 comprend également un modulateur 25 pour moduler les 15 signaux numériques afin de les transmettre sur une porteuse. La base 4 comprend également un module 26 de changement de fréquence et un amplificateur 27 pour amplifier les signaux numériques à transmettre par l'antenne 3 d'émission/réception au sol au satellite 2. L' élément d'émission/réception 5 du satellite 2 reçoit ces signaux 20 et les transmets à un démodulateur 28 qui les démodule. Les signaux démodulés peuvent ensuite, de manière optionnelle être décompressés par un module de décompression optionnel 29, et démultiplexés par un démultiplexeur 30, qui délivre en sortie un ensemble de signaux démultiplexés. Les signaux démultiplexés sont alors convertis en signaux 25 analogiques par des convertisseurs 31, puis modifiés en fréquence par un module 32 de changement de fréquence et amplifiés par un amplificateur 33 afin d'être émis, sous forme analogique, par l'antenne 6 à éléments rayonnants 7 vers les terminaux distants 8. La figure 2 illustre la réception de signaux de la base de traitement 30 4 par le satellite 2 avec transmission de ces signaux vers les terminaux distants 8. 9 Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, un système de formation de faisceaux avec traitement fait au sol peut contenir à la fois les éléments du mode de réalisation de la figure 1 et les éléments du mode de réalisation de la figure 2. La présente invention permet la formation de faisceaux à traitement fait au sol permettant de limiter les dégradations des signaux transmis au sol. En outre, avec l'utilisation d'un format numérique, l'évolution des traitements numériques permettra de réduire la consommation et minimiser l'encombrement.10 REVENDICATIONS 1. Système de formation de faisceaux à traitement fait au sol (1) comprenant un satellite (2) et une base de traitement au sol (4), ledit satellite (2) étant équipé de premiers moyens d'émission/réception (6, 7) pour émettre et recevoir des signaux analogiques avec des terminaux distants (8), et de deuxièmes moyens d'émission/réception (5, 14, 15, 16) pour émettre et recevoir des signaux avec des troisièmes moyens d'émission/réception (3, 17, 19) au sol communiquant avec ladite base de traitement (4), caractérisé en ce que le satellite (2) comprend des moyens de numérisation (9) adaptés pour convertir des signaux analogiques reçus par les premiers moyens d'émission/réception (6, 7) en des signaux numériques, lesdits moyens de numérisation (9) étant directement reliés aux premiers moyens d'émission/réception (6, 7). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits deuxièmes (5, 14, 15, 16) et troisièmes (3, 17, 18) moyens d'émission/réception sont adaptés pour communiquer par signaux numériques. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le satellite (2) comprend, en outre, des moyens de filtrage numérique (12) adaptés pour filtrer des signaux numériques. 4. Système selon l'une des revendication 1 à 3, dans lequel le satellite (2) comprend, en outre, des moyens de compression (13) pour compresser des signaux numériques. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le satellite (2) comprend, en outre, des moyens d'ajout (10) d'informations de multiplexage temporel aux signaux numérisés, et des moyens de multiplexage temporel (11) de signaux numériques. 11 6. Système selon la revendication 5, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend des moyens de démultiplexage (19) de signaux numériques. 7. Système selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend des moyens de décompression (18) de signaux numériques. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel lesdits deuxièmes moyens d'émission/réception comprennent, en outre, un modulateur (14) pour moduler les signaux numériques. io 9. Système selon la revendication 8, comprenant un démodulateur au sol (17) pour démoduler les signaux numériques reçus du satellite (2). 10. Système de formation de faisceaux à traitement fait au sol (1) comprenant un satellite (2) et une base de traitement au sol (4), 15 ledit satellite (2) étant équipé de premiers moyens d'émission/réception (6, 7, 32, 33) pour émettre et recevoir des signaux analogiques avec des terminaux distants (8), et de deuxièmes moyens d'émission/réception (5, 28, 29) pour émettre et recevoir des signaux avec des troisièmes moyens d'émission/réception au sol (3, 25, 26, 27) 20 communiquant avec ladite base de traitement (4), caractérisé en ce que le satellite (2) comprend des moyens de conversion (31) adaptés pour convertir des signaux numériques reçus par les deuxièmes moyens d'émission/réception (5, 28, 29) en des signaux analogiques, lesdits moyens de conversion (31) étant directement reliés aux 25 premiers moyens d'émission/réception (6, 7, 32, 33). 11. Système selon la revendication 10, dans lequel lesdits deuxièmes (5, 28, 29) et troisièmes (3, 25, 26, 27) moyens d'émission/réception sont adaptés pour communiquer par signaux numériques. 29285 03 12 12. Système selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend, en outre, des moyens de filtrage numérique (23) adaptés pour filtrer des signaux numériques. 13. Système selon l'une des revendication 10 à 12, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend, en outre, des moyens de compression (24) pour compresser des signaux numériques. 14. Système selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend, en outre, des moyens d'ajout (21) d'informations de multiplexage temporel aux signaux numérisés, et des moyens de multiplexage temporel (22) de signaux numériques. 15. Système selon la revendication 14, dans lequel le satellite (2) comprend des moyens de démultiplexage (30) de signaux numériques. 16. Système selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel le satellite comprend des moyens de décompression (29) des signaux numériques. 17. Système selon l'une des revendications 10 à 16, dans lequel la base de traitement au sol (4) comprend, en outre, un modulateur (25) pour moduler les signaux numériques. 18. Système selon la revendication 17, dans lequel le satellite (2) comprend un démodulateur (28) pour démoduler les signaux numériques reçus de la base de traitement au sol (4). 19. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits terminaux distants (8) comprennent des téléphones portables ou des terminaux de télévision numérique. 20. Procédé de formation de faisceaux à traitement fait au sol caractérisé en ce que l'on convertit en signaux numériques des signaux analogiques reçus par un satellite (2) après émission par des terminaux distants (8), ladite conversion ayant lieu avant tout traitement ultérieur des signaux reçus. 13 21. Procédé de formation de faisceaux à traitement fait au sol caractérisé en ce que l'on convertit en signaux analogiques des signaux numériques reçus par un satellite (2) après émission par une base de traitement au sol (4), ladite conversion ayant lieu directement avant l'émission des signaux vers des terminaux distants.