FR 2847675 A1 20040528 FR 0214685 A 20021122 P Jtot/su = ( y Pp)/ Pu p = I p Ju/S. = ( Y Pp)/ P. p = I 1 -P-, M, Wic ' f ' E̋ I L'invention concerne un procédé de vérification de l'efficacité de l'antibrouillage par traitement d'antenne, d'une ou de plusieurs communications spatiales, embarqué sur un satellite géostationnaire, ainsi que sa mise en oeuvre à partir du sol. L'invention trouve son application dans le domaine de l'antibrouillage des télécommunications spatiales et constitue un outil d'aide à l'optimisation de la planification des débits des liaisons d'un théâtre d'opérations en fonction de la situation de brouillage. L'antibrouillage par traitement d'antenne constitue actuellement la manière la plus efficace de protéger une ou plusieurs communications, spatiales ou radios, vis-à-vis de brouilleurs hostiles. L'antibrouillage par traitement d'antenne consiste à mettre en oeuvre une antenne dite adaptative à la réception, dont la principale propriété est d'adapter en temps réel son diagramme de rayonnement aux signaux reçus, en construisant des trous de diagramme dans la direction des brouilleurs tout en préservant un gain suffisant dans la direction de la ou des liaisons à protéger comme l'illustre la figure 1. Ce résultat peut-être obtenu à partir d'une information minimale sur les liaisons à protéger telle que la connaissance de la position des émetteurs, du théâtre d'opération ou de séquences d'apprentissage véhiculées par les émetteurs, sans connaissance a priori sur les brouilleurs présents. Toutefois, dans certains cas, l'estimation a priori des positions des brouilleurs peut être avantageusement utilisée par l'antenne adaptative de manière à simplifier les traitements. La figure 2 représente une antenne adaptative à structure purement spatiale. Elle est composée d'un réseau de capteurs Ci ou d'éléments rayonnants, d'un ensemble de chaînes de réception CRi, numériques ou analogiques, en aval des capteurs, d'un ensemble de filtres adaptatifs Fi à un coefficient complexe par capteur dont le rôle est de pondérer en phase et en amplitude les signaux issus des différents capteurs avant sommation et d'un algorithme adaptatif A dont le rôle est d'adapter en temps réel les coefficients des filtres adaptatifs de manière à optimiser un critère fonction de l'information disponible a priori sur les signaux d'intérêts et donc de l'application. La mise en oeuvre de l'antenne adaptative peut se faire de manière analogique, numérique ou hybride. Dans le premier cas, les pondérations sont calculées et appliquées en analogique alors que dans le second cas elles sont calculées et appliquées en numérique. Dans le dernier cas, le jeu de pondérations complexes est calculé en numérique et recopié en analogique avant sommation. Pour une implantation numérique, les filtres adaptatifs sont des pondérations complexes alors que pour une implantation analogique ces filtres sont constitués par la mise en cascade d'un déphaseur et d'un atténuateur variable ou d'une quadrature hybride comme le montre la figure 3. Dans le contexte des communications spatiales, en absence de brouilleurs, le jeu de pondérations synthétise une couverture (ou un spot) sur la terre, centrée en un point donné et ayant une certaine surface comme le montre la figure 4. En général la couverture est caractérisée en particulier par la largeur à 3 dB du faisceau formé par le jeu de pondérations. Selon la taille de cette largeur de lobe à 3 dB ou de la surface terrestre éclairée, on parle de couverture théâtre, régionale ou globale, cette dernière correspondant à l'ensemble de la terre. Les stations utiles sont déployées à l'intérieur de la couverture considérée pour une mission donnée et communiquent entre elles et/ou avec la métropole via le satellite. Un brouillage issu d'une ou de plusieurs régions terrestres brouille les liaisons utiles montantes (de la terre vers un satellite) et le rôle de l'antenne adaptative est précisément d'antibrouiller les liaisons par création de trous de diagramme d'antenne dans la direction des brouilleurs, situés en dehors ou au sein de la couverture et captés par les lobes respectivement secondaires et principal de l'antenne. L'invention concerne un procédé de vérification de l'efficacité de l'antibrouillage, par antenne adaptative, de la liaison montante d'une ou de plusieurs communications spatiales ainsi que sa mise en oeuvre à partir du sol. L'invention concerne un procédé de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: * estimer la puissance moyenne de la sortie du système de communication, * estimer les puissances respectives d'une station u, Pu, ou P'u, du bruit antenne Pa ou P'a, du bruit thermique PT, ou P'T, * estimer au moins un des rapports suivants: P U JlStot= ( E Pp)/ (E Pu) (22) pl u=1 p Jtot = ( Y Fp) Pu (23) P = I p= u /S.= (E Pp)/ Pu (24) p = I * comparer au moins un des trois rapports à une valeur seuil. L'invention concerne aussi un système de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives, et un dispositif de pilotage au sol. Il est caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants: pour une vérification par canal, à partir du sol et pour une bande de réception B, un calculateur intégré dans le dispositif de pilotage et un calculateur embarqué, les deux calculateurs étant programmés pour exécuter les étapes suivantes: Mesure Puissance Voie Comm: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord, Gain VAA: fonction Sol, Mesure Puissance Voie Com: fonction bord Traitement VAA: fonction Sol. Selon une autre variante de réalisation, l'invention concerne aussi un système de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives, un dispositif de pilotage au sol caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants: Pour une Vérification par station, un calculateur embarqué et un calculateur au sol, les calculateurs étant programmés pour exécuter les fonctions suivantes: Mesure Puissance Voie Com: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord Gain VAA: fonction Sol Acquisition Voie Com: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord Traitement VAA: fonction Sol. L'invention s'applique par exemple dans des systèmes de communications spatiales. Le procédé proposé permet à tout moment de savoir si l'antibrouillage appliqué est efficace ou non. Dans le cas o il ne l'est pas, l'information issue du procédé permet de modifier les caractéristiques de l'antibrouillage (choix du nombre et du type de voies auxiliaires dans le cas d'un traitement de type OLS (Opposition dans les Lobes Secondaires), paramétrisation alternative d'une présynthèse de zéros (PRS) lorsqu'une information a priori sur la position des brouilleurs est disponible.....) pour augmenter son efficacité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description donnée à titre illustratif et nullement limitatif annexée des figures qui représentent: 25. La figure 1 un diagramme de rayonnement de l'antenne après antibrouillage, * La figure 2 un schéma fonctionnel d'une antenne adaptative à structure spatiale, * La figure 3 un filtre adaptatif purement spatial pour une implémentation analogique, * La figure 4 la couverture délimitée par le faisceau associé au jeu de pondérations en absence de brouilleurs, * La figure 5 une structure de l'antenne adaptative pour une mise en oeuvre numérique des filtres, * La figure 6 une structure de l'antenne adaptative pour une mise en oeuvre analogique des filtres, * La figure 7 un schéma fonctionnel du séquencement des opérations de mise en oeuvre du système de vérification de l'efficacité de l'antibrouillage. Le procédé selon l'invention utilise notamment les informations, supposées disponibles a priori, sur la position et la Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente (PIRE) émise par les stations utiles oeuvrant au sein de la couverture, encore appelées informations de théâtre. Il exploite en outre les caractéristiques de l'antenne active utilisée à bord du satellite et en particulier la connaissance des positions et des réponses des ER (Eléments Rayonnants) pour chaque direction de l'espace et chaque polarisation du champ incident, le jeu de pondérations utilisé pour l'antibrouillage, le gain et les températures de bruit équivalentes des chaînes de réception analogiques ou numériques en aval des capteurs et, pour une implantation analogique ou hybride du jeu de pondérations, celui de l'éventuelle chaîne de numérisation en sortie d'antenne. Avant d'exposer le procédé selon l'invention quelques rappels concernant les signaux dans un système de communication antibrouillé sont donnés. A. Signaux en sortie d'un BFN (abrégé de Beamforming Network ou Réseau Formatteur de faisceau) de communication antibrouillé Chacun des N capteurs Ci du réseau de la figure 2 est supposé recevoir la contribution de U sources utiles, provenant du théâtre d'opération, de P brouilleurs perturbant les communications et d'un bruit de fond. Tous ces signaux sont supposés être à bande étroite pour le réseau de capteurs. Ai. Expression pour une mise en oeuvre numérique de l'antenne adaptative La figure 5 présente la structure de l'antenne adaptative dans le cas d'une mise en oeuvre numérique des filtres adaptatifs. Les N capteurs du réseau correspondent soit à des ER, soit à des sousréseaux préformés en analogique. Dans le contexte d'une implantation numérique, le vecteur, x(t), des enveloppes complexes des signaux ramenés au point Pi de la figure s'écrit, à l'instant t U P x(t) =,s(t) Su + , jp(t) J, + ba(t) + b1(t) (1) u=l p=1 o ba(t) est le vecteur bruit au point Pl provenant du réseau de capteurs ou antenne (bruit externe + bruit thermique des chaînes de réception RF), b7(t) est le vecteur bruit thermique des chaînes de numérisation ramené en Pi, jp(t) et J. correspondent respectivement à l'enveloppe complexe et au vecteur directeur du brouilleur p, su(t) et Su correspondent respectivement à l'enveloppe complexe et au vecteur directeur de la station u. Dans le cas général de capteurs quelconques, la composante n du vecteur directeur Su est donnée par Sun = fn(k., lu) exp(-j k rJ) (2) o ku et nu sont respectivement le vecteur d'onde et les paramètres de polarisation de la station u, rn est le vecteur position du capteur n et fn(ku, Il,) est la réponse complexe du capteur n dans la direction ku pour la polarisation nu. Sous les hypothèses précédentes, l'enveloppe complexe à l'instant nTe, y(n), de la sortie échantillonnée du BFN de communication antibrouillé associé au jeu de pondérations w, s'écrit: y(n) à wt Gnum x(n) = (3) U P Z su(n) wt Gnum Su + 1 j,(n) wt GnUM Jp + WtGnum ba(n) + wtGnunb7(n) u=1 p=I o Te est la période d'échantillonnage, Gnum est la matrice diagonale (N x N) dont les éléments diagonaux sont les gains des chaînes de numérisation A2. Expression pour une mise en oeuvre analogique ou hybride de l'antenne adaptative La figure 6 présente la structure de l'antenne adaptative dans le cas d'une mise en oeuvre analogique ou hybride de l'antenne adaptative, c'est-à-dire pour une application analogique des filtres adaptatifs. Les N capteurs Ci du réseau correspondent soit à des ER, soit à des sous5 réseaux préformés en analogique. Dans le contexte d'une implantation analogique des filtres, le vecteur, x(t), des enveloppes complexes des signaux ramenés au point Pl de la figure 6 s'écrit, à l'instant t U P x(t) = su(t) Su + 1 jp(t) J, + ba(t) (4) u1 p=1 1 0 o ba(t) est le vecteur bruit au point Pl provenant du réseau de capteurs actifs (bruit externe + bruit thermique des chaînes de réception RF) et o les autres paramètres sont définis au paragraphe précédent. Sous les hypothèses précédentes, l'enveloppe complexe, y(n), de la sortie échantillonnée du BFN de communication antibrouillé associé au jeu de pondérations w, s'écrit: y(n) A ax { w G x(n) + byTn)} U P = a { ,s (n) wt G Su + i jp(n) wt G Jp + w1 G ba(n) + ba(n)} (5) u=1 pI o G est la matrice diagonale (N x N) dont les éléments diagonaux sont les gains des chaînes RF, w le vecteur des pondérations analogiques, a le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN et bl(n) le bruit thermique de la chaîne de numérisation de la sortie ramené au point P3. En pratique, la matrice G est généralement connue pour une température de référence T0 et est notée Go. Pour une température antenne, TAnt, la matrice G n'est plus égale à Go mais prend la valeur G = [GO2 + (TAnt-To) 8G2 I]l 12 (6) o 8G est un coefficient de variation du gain en amplitude des chaînes RF avec la température et I est la matrice identité. B. Puissance de la sortie d'un BFN de communication antibrouillé Bl. Expression pour une mise en oeuvre numérique de l'antenne adaptative En supposant tous les signaux décorrélés les uns des autres, on déduit de l'équation (3) la puissance de la sortie du BFN de communication, dans le cas d'une application numérique des filtres adaptatifs, donnée par "Y A = wt Gnum Rx Gnumt w (7) U P Z E 1 wt Gn.. Su u n + n 7up 1 wi Gnum Jp 12+ (kia+ IIT) wtGnum Gnumt W u= p=I o correspond à l'opération de moyennage temporel sur un horizon d'observation infini, Rx A est la matrice de corrélation moyennée de x(n), nu à est la puissance moyenne de la station u captée par un ER omnidirectionnel, n à est la puissance moyenne du brouilleur p captée par un ER omnidirectionnel, fla et rIT, telles que = Ila I et U P lty = E Pu + 1 Pp + Pa + PT (12) u=1 p=l Les puissances nia et UT sont données par %lia kTa B (13) UqT =k TTB (14) o k est la constante de Boltzman, B la bande de réception et Ta et TT sont les températures de bruit de l'antenne et de bruit thermique, équivalentes par capteur en Pl. La température de bruit thermique équivalente en Pl par capteur, TT, se calcule à partir de la température ambiante, Tamb, et des facteurs de bruit des éléments de la chaîne de numérisation pour le capteur considéré. En pratique, la température de bruit antenne équivalente en Pl est généralement connue pour une température de référence To et est notée TaO. Pour une température antenne, TANt, la température de bruit Ta n'est plus égale à Tao mais prend la valeur Ta = Tao + (TAft- TO)ST (15) o AT est un gradient de température de bruit par rapport à la température de l'antenne, connu a priori. Par ailleurs, la puissance su de la station u est liée à sa PIRE, PIRE(u), par l'expression suivante 7ru = PIRE(u) ( X /4 ru)2 (16) o X est la longueur d'onde de l'onde porteuse et ru la distance entre la station u et le satellite. Une relation similaire relie la puissance rp du brouilleur p et sa PIRE, PIRE(p). B2. Expression pour une mise en oeuvre analogique des filtres adaptatifs Toujours sous l'hypothèse de signaux décorrélés les uns des autres, on déduit de l'expression (5) la puissance de la sortie du BFN de communication, dans le cas d'une application analogique des filtres adaptatifs, s'exprimant ly = {w1 fWtGRXGtw + nT} U P = I2 {ô 1 WT GSU12 + E 7rpIwtGJp 12+ 1aWtGGtW + 11T} (17) u=1 p=l O %l, telle que = a I, est la puissance moyenne, au point Pl, de bruit par capteur provenant du réseau actif (bruit externe + bruit thermique des chaînes de réception), 1iT t est la puissance moyenne de bruit thermique issu de la chaîne de numérisation ramené en P3. Les quantités Nla et 11T sont définies respectivement par (13) et (14) o Ta est la température de bruit équivalente par capteur de l'antenne active en Pl et o TT est la température de bruit thermique équivalente issue de la chaîne de numérisation et ramenée en P3. De même, les puissances su et 7rp sont liées aux PIRE par l'expression (16). En introduisant les puissances P', P', P', P'T, respectivement de la station u, du brouilleurp, du bruit de l'antenne et du bruit thermique de la chaîne de numérisation en sortie du BFN de communications, définies respectivement par P'u = Ial2Isu | wt GSu |2 (18) P = xlI2ai wt GJp12 (19) P'a = lIl NIa WtGGtW (20) P'T = lul i1T (21) l'expression (17) prend la forme (12). Principe de l'invention Les étapes du procédé selon l'invention reposent notamment sur l'idée suivante: à partir d'une estimation de la puissance moyenne, ny, de la sortie du BFN de communication et des estimées des quantités Pu, Pa et PT, P'U, P'a et P'T, le procédé permet d'estimer l'efficacité de l'antibrouillage. Ceci est réalisé notamment en estimant différents rapports brouilleurs résiduels sur station, dans la bande de réception, en sortie du BFN de communication. Par exemple, selon un exemple de mise en oeuvre, le procédé utilise trois rapports brouilleurs résiduels sur station, dont les valeurs permettent d'évaluer l'efficacité de l'antibrouillage ou du jeu de pondérations w considéré en sortie du BFN de communications. Les trois rapports considérés dans la suite du document correspondent: - au rapport des puissances respectivement de la somme des brouilleurs résiduels et de la somme des stations dans la bande de réception B, appelé par la suite (J/S par canal) et noté JttllStt - au rapport des puissances respectivement de la somme des brouilleurs résiduels et de la station u dans la bande de réception B, appelé par la suite (J/Sa par canal) et noté J0/tlSu - au rapport des puissances respectivement de la somme des brouilleurs résiduels et de la puissance d'une station, dans la bande BU de la station, appelé par la suite (J/S par station ou par liaison) et noté, pour la station u, J/su. Ces quantités sont définies respectivement par P U Jttlstt= ( Y, P,)/ ( Pu) (22) p=l u=l pu tolu= ( a> Pp)/ Pu (23) p i JuSU = ( /s P)/ Pu (24) P=l o Ppu est la puissance du brouilleurp dans la bande Bu. La quantité Pu, P'u définie respectivement par (8) ou (18), s'estime à partir de la connaissance a priori du théâtre d'opération (PIRE et position des stations utiles), de la fréquence centrale de la bande de réception, des réponses des capteurs du réseau, du jeu de pondérations w ainsi que des gains des chaînes de réception et numérisation, Gnum, G, a, connus a priori ou calculés par (6) à partir de la température de l'antenne et du paramètre 8G. La quantité Pa, P'a définie respectivement par (10) ou (20), s'estime à partir de la connaissance a priori du jeu de pondération w, des gains des chaînes de réception et/ou numérisation, Gnum, G, a, connus a priori ou calculés par (6) à partir de la température de l'antenne et du paramètre 8G, (6G est un coefficient de variation du gain en amplitude des chaînes RF avec la température) ainsi que de la température de bruit équivalente de l'antenne, Ta, en Pi elle-même fonction de la température de l'antenne, TANt, de la température de référence T0, de la température de bruit de l'antenne, TaO, en Pi à la température T0 et de la variation de température de bruit, 3T, avec la température. Enfin, la quantité PT, P'T définie par (11) ou (21), s'estime, pour une implantation numérique, à partir de la connaissance a priori du jeu de pondérations w, des gains des chaînes de numérisation, Gnum, ainsi que de la température de bruit thermique équivalente par capteur en Pi, Tr. Pour une implantation analogique des filtres, la quantité PT s'estime à partir de la connaissance du gain, ax, de la chaîne de numérisation en sortie du BFN et de la température de bruit thermique de celle-ci ramenée en P3, Tr. Dans les deux cas, la quantité Tr s'estime à partir de la température ambiante Tamb et des facteurs de bruit des éléments constituants la ou les chaînes de numérisation. C. Estimation des J/S en sortie du BFN de communication L'estimation des rapports définis par les expressions (22) à (24) nécessite, pour une implantation numérique des filtres, celle des quantités ny, Pu, Pa et PT définies,, respectivement par (7), (8), (10) et (11) et, pour une implantation analogique des filtres, celles des quantités P'u, P'a et P', définies respectivement par (17), (18), (20) et (21). Cl. Estimation de ny Le procédé estime la puissance moyenne ny de la sortie du BFN de communication à partir d'un nombre K d'échantillons, y(k), 1 k Pour un facteur de suréchantillonnage suffisant, un estimateur asymptotiquement non biaisé de cette puissance moyenne est donné par "Y (k) (25) Cet estimateur devient consistant pour des sorties stationnaires et ergodiques ou des sorties cyclostationnaires et cycloergodiques. C2. Estimation de Pu AA Le procédé estime P&, P'u, de la puissance P,,P'u définie par (8) ou (18), en utilisant d'une part, la connaissance a priori des paramètres w et GnUm pour une application numérique des filtres adaptatifs et [lcl, w et G pour une application analogique de ces filtres et d'autre part l'estimation des paramètres 7ru et Su. Le jeu de pondérations appliqué w est connu en permanence alors que les gains matriciel Gnum et scalaire 1xl2 des chaînes de numérisation sont des paramètres réglables du sol par l'opérateur de manière à optimiser l'utilisation de la dynamique du ou des CAN en fonction de l'environnement de brouillage. La matrice G des gains en amplitude des chaînes de réception analogiques est maîtrisée, via l'expression (6), à partir de la connaissance de la matrice Go des gains pour la température de référence To, du paramètre 8G et du contrôle permanent de la température de l'antenne TAnt. La puissance moyenne, su, de la station u, reçue par un capteur omnidirectionnel s'estime par l'expression (16) o la PIRE, PIRE(u), de la station u est connue a priori et répertoriée dans un plan de mission, o X est déduit du canal fréquentiel considéré et o ru est déduit, pour un satellite géostationnaire, de la position de la station u sur la terre. Enfin, le vecteur directeur Su, dont la composante n est donnée par (2), se déduit de la connaissance a priori des positions, rn, des capteurs du réseau, du vecteur d'onde ku via la position de la station u, de la polarisation, lu, de la station u et des réponses complexes fn(ku, lu) des capteurs pour le vecteur d'onde ku et la polarisation ilu' C3. Estimation de Pa A A Le procédé estime P1, P'a de la puissance Pla, P'a définie par (10) ou (20), en utilisant d'une part, la connaissance a priori des paramètres w et Gnum pour une application numérique des filtres adaptatifs et la, w et G pour une application analogique de ces filtres et d'autre part l'estimation du paramètre ila La maîtrise des paramètres w, Gnum, G et lui2 est discutée au paragraphe précédent. L'estimation de la puissance, la, du bruit de l'antenne par capteur au point Pi se calcule par l'expression (13) o la température de bruit équivalente de l'antenne, Ta, en Pi s'obtient par l'expression (15) à partir de la connaissance a priori de la température de référence T0, de la température de bruit de l'antenne, TaO, en Pi à la température T0, de la variation de la température de bruit, 8T, avec la température et de la mesure permanente de la température de l'antenne TAnt. C4. Estimation de PT Le procédé estime, PT, P'T de la puissance PT, P'T définie par (11) ou (21), et requiert d'une part, la connaissance a priori des paramètres w et Gnum pour une application numérique des filtres adaptatifs et lai2 pour une application analogique de ces filtres et d'autre part l'estimation du paramètre lxT. La maîtrise des paramètres w, Gnum et lai2 est donnée au paragraphe B. L'estimation de la puissance, lqT, s'effectue à partir de l'expression (14) o TT est la température de bruit thermique équivalente d'une chaîne de numérisation capteur ramenée en Pi, pour une application des filtres adaptatifs en numérique, et de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN ramené en P3, pour une application des filtres en analogique. Dans les deux cas, la quantité T, s'estime à partir de la température ambiante Tamb et des facteurs de bruit des éléments constituants la ou les chaînes de numérisation. Ayant estimé les différentes valeurs nj, Pu, Pa et PT, le procédé estime au A' A A A A A moins un des trois rapports Jtot I Stol, Jtot / Su, J/Su, Les expressions ont été données pour le cas d'une application numérique des filtres adaptatifs et restent valables en échangeant les lettres, Pu, Pa et PT, par les lettres, P'u, P'a et P'T, pour une application analogique des filtres adaptatifs. C5. Estimation de Jt0St0t A A A partir des estimations précédentes, on en déduit une estimation, Jl0t / S lot, du rapport JlilStot défini par (22), donnée par U U A A A A A A A Jtot / Stot = (7ty 2 PU- Pa - PT)( PU) (26) u1 uI C6. Estimation de Jtot ISu A partir des estimations précédentes, le procédé en déduit une estimation, A A Jtot / SU, du rapport JttlS, défini par (23), donnée par U A A A A A A 1 5 Jt0 / su = ("rY Pu _PaPT) P. (27) u C7. Estimation de J/ISa L'estimation, J/Sa, du rapport JISu défini par l'expression (24), nécessite l'estimation de la puissance totale de brouilleurs résiduels dans la bande BU de la station utile u. Cette estimation nécessite les opérations suivantes: - réception des échantillons, y(k), de la sortie y(t) du BFN de communication. - filtrage passe-bande des échantillons autour de la bande BU. On obtient les échantillons yu(k). - estimation de la puissance de la sortie filtrée par (25) o yu(k) remplace A y(k). On obtient ryu - estimation des puissances de bruit respectivement antenne et thermique en sortie du BFN dans la bande BU. Ces quantités se calculent, à partir des températures de bruit équivalentes calculées précédemment, par les expressions respectivement (13) et (14) o B est remplacé par Bu. On Abn aeA obtient ainsi Pau et PTu. - calcul de la puissance des stations v autres que la station u dans la bande Bu en sortie du BFN de communications. La démarche est celle de l'étape B mais o, pour chaque station v différentes de u, la PIRE utilisée dans le calcul de 7u, est celle de la station v dans la bande Bu. On obtient ainsi les quantités Plu. - calcul du rapport J/Su, par l'expression A A A A A A A A J/SU = (^Y - PUP Pau - PTu) P (28) vÉu Connaissant au moins l'estimée d'au moins un des trois rapports, le procédé compare la ou les valeurs estimées à une valeur seuil Vs. Si la valeur trouvée est au-dessus de cette valeur seuil, le procédé émet un message d'inefficacité de l'antibrouillage. Dans le cas contraire le message avertit par exemple un opérateur que l'efficacité de brouillage est suffisante. Les valeurs seuils tiennent compte d'une part de la puissance de brouillage admissible par station ou par canal pour assurer la démodulation des stations du canal et d'autre part, de la précision d'estimation des rapports précédents. Les calculs de précision effectués aux paragraphes Di montrent que pour des rapports brouilleurs sur stations en sortie supérieurs à 0 dB, la précision d'estimation de ces rapports par le procédé proposé est très bonne alors que cette précision est décroissante avec les rapports brouilleurs sur signal en sortie. Dans ce contexte, on pourra considérer que l'antibrouillage n'est pas efficace si les rapports brouilleurs sur station en sortie dépassent 0 dB. Ainsi, la maîtrise de la précision avec laquelle les estimateurs données cidessus estiment les différents rapports Broulleur/Station considérés permet notamment une exploitation opérationnelle efficace de ces estimateurs. Pour cette raison, le procédé peut comporter une étape de détermination de la précision de chacun de ces trois estimateurs. Dl. Précision d'estimation de 7cy A L'estimée ny est reliée à 7ry par l'expression suivante 71Y - 7y (1 + AMv) (29) o Any caractérise l'erreur sur l'estimation de Aity. l'expression précédente exprimée en dB devient (7ty)dB = (lty)dB + lOlog 10 (1 + A7ry) - (7[y)dB + A(ty)dB (30) En supposant les échantillons y(k) indépendants (toutes les sources sont étalées dans la bande B de réception), stationnaires et Gaussiens, l'estimateur (25) est non biaisé (E[ny] =ty) et de variance Var[A] = 7y / K (31) soit un écart type de [7ry] = 7ry / VK (32) Ainsi, dans 99% des cas, l'estimateur 7ry est tel que 71y (1 - 3 / in S 7zy S 7cy (1 + 3 / in (33) o A7ry est une variable aléatoire centrée, quasi-Gaussienne pour K grand et d'écart type 1 1/K. Ainsi, dans 99% des cas, - 3 K Ay soit une précision de 0.4 dB. D2. Précision d'estimation de Pu Des expressions (8), (16) et (18), on déduit l'expression de la puissance Pu en sortie du BFN de communication pour une application des filtres respectivement numérique et analogique, donnée respectivement par Pu= PIRE(u) (X /4t ru) wt Gu S I2 (36) pu= PIRE(u) (X / 4 7 ru)2 IcI2 wt GSu 12 (37) A Dès lors, la puissance de la station u, Pu, reconstruite à partir des informations sur la mission s'écrit, pour une application respectivement numérique et analogique des filtres PA PAu(, + APU) = PU(, + APIRE(u)) (1 + AI Wt Gnum Su 12) (38) P P'u(l + AP'U) = P'U(1 + APJRE(u)) (1 + AIc102) (1 + AI wt G 1 s2) (39) o les quantités APIRE(u), AIcI 2, AlwGnumSul2 et AIwtGSuI2 sont les erreurs sur les connaissances respectives de PIRE(u), lal2, w wtGu, Su 12 et I wtG Su 12. On déduit des expressions précédentes celle de Pu en dB, donnée par A (Pu) dB = (PU)dB + 101og 9o( + APU) - (Pu)dB + A(Pu)dB (40) o, pour une application des filtres en numérique A(Pu)dB = A(PIRE(U))dB + A(I WtGnum Su 1 2)dB (41) alors que pour une application des filtres en analogique A(P'u)dB = A(PI(U)dB + 2)dB + +(2 wtG SU |)dB (42) Application numérique: Par exemple, si on suppose que - l'incertitude sur la PIRE des stations, A 3.5 dB pour une application analogique des filtres. D3. Précision d'estimation de Pa Des expressions (10), (13) et (20), on déduit les expressions de la puissance Pa en sortie du BFN de communication pour une application des filtres respectivement numérique et analogique, données respectivement par P= k Ta B WtGnum Gnumt w (43) p9a =k Ta B ILI2 wtG Gt w (44) Dès lors, la puissance de bruit antenne, Pan reconstruite à partir des informations sur les chaînes de réception, le jeu de pondérations complexes et la température de bruit antenne s'écrit, pour une application respectivement numérique et analogique des filtres Pa Pa(l + APa) = Pa(l + ATa) (1 + A(w'Gnum Gnumt w)) (45) A 2 Pa P'a(l + AP'a) = P'a(1 + ATa) (1 + AIoCI) (1 + A(wtG Gt w)) (46) o les quantités ATa, Akxl2, A(wtGnum Gnumt w) et A(wtG Gt w) sont les erreurs sur les connaissances respectives de Ta, lal2, WtGnUm Gnumt w et wtG Gt w. A On déduit des expressions précédentes celle de PA en dB, donnée par A A (Pa)dB =(Pa)dB + lOo 0109(l0 + APa) - (Pa)dB + A(Pa)dB3 (47) o, pour une application des filtres en numérique A(Pa)dB = A(Ta)dB + A(WtGnum Gnumt W) dB (48) alors que pour une application des filtres en analogique A(P'a)dB = A(Ta)dB +dB + A(IO|)dB (49) Application numérique. Par exemple, si on suppose que - l'incertitude sur la température antenne est de 0.5 dB - l'incertitude sur le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN, J(/aI)dB, est de 0.5 dB (à cause des dérives en températures et de l'application effective du gain) - les incertitudes, A(wtGnum Gnum1 w)dB et A(wtG Gtw)dB sont de 0.5 dB à cause de 0.5 dB d'incertitude sur les gains des chaînes RF et de numérisation on obtient A(PJdB = I dB pour une application numérique des filtres et A(PU)dP = B 1. 5 dB pour une application analogique des filtres. D4. Précision d'estimation de PT Des expressions (11), (14) et (21), on déduit les expressions de la puissance PT en sortie du BFN de communication pour une application des filtres respectivement numérique et analogique, données respectivement par PT = k TTB wtGnum Gnumt w (50) P'T= k TTB l 2 (51) o TT a un sens différent suivant la nature de l'implémentation. Dès lors, la puissance de bruit thermique, PT, reconstruite à partir des informations sur les chaînes de réception, le jeu de pondérations complexes et la température de bruit thermique en Pi pour une implantation numérique et en P3 pour une implantation analogique, s'écrit, pour une application respectivement numérique et analogique des filtres PT - PI11 + APT) = Pf(l + ATT) (1 + \(wtGnum Gnumt w)) (52) PTA- P T(1+ AP'T) = P' (1 + ATT) (1 + AH2) (53) o les quantités ATT, AIcaI et A(wtGnum Gnumt w) sont les erreurs sur les connaissances respectives de TT, jaI2 et WtGnum Gnumt W. A On déduit des expressions précédentes celle de PT en dB, donnée par Aà (PT)dB = (PT)dB + 101og 9o(1 + APT) - (PT)dB + A(PT)dB (54) o, pour une application des filtres en numérique A(PT)dB = A(TT)dB + A(WtGnum, Gnumt W)dB (55) alors que pour une application des filtres en analogique A(P'T)dB = A(TT)dB + ACOEI)dB (56) Application numérique. Par exemple, si on suppose que - l'incertitude sur la température de bruit thermique est de 0. 5 dB - l'incertitude sur le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN, J(1/aA)dB, est de 0.5 dB (à cause des dérives en températures et de l'application effective du gain) - les incertitudes, A(WtGnum Gnumt W)dB sont de 0.5 dB à cause de 0.5 dB d'incertitude sur les gains des chaînes RF et de numérisation on obtient A(PT)dB = I dB pour une application des filtres aussi bien numérique qu'analogique. E. Précision d'estimation de Stt L'estimation, Stop de St0t s'écrit U U Stot Stot(1 + ASéot) PU = PU(1 + APU) (57) u=I u=l soit en dB Aà (Stl)dB = (StOt)dB + lOlog 0 o(i + AStt) - (Stot)dB + A(Stot)dB (58) o U 1 PU APU A(Stt)dB = lOlog io(l + u) 1 Pu u (59) Application numérique:. Par exemple, si on suppose que la précision sur la puissance des stations est identique pour toutes les stations, on obtient A(Stot)dB A(Pu)dB + 3 dB ou 3.5 dB selon la nature de l'implantation F. Précision d'estimation de Jtot L'estimation, Jt0t, de JtOt s'écrit U A à A A A Jtot - Jo(1 + Ato) = 71y - Y PU - Pa - PT u= 1 U = 7y (1 + A7[y) - 1 PuG( +APu) - Pa( + APa) - PT(l + APT) u==1 (60) (61) soit en dB AA (Jtot) dB = (Jiot)dB + lOlog 0 o(l + AJtot) - (ltot)dB + A(Jtot)dB (62) o U nY AnY Y PU APu - Pa Apa - PTAPT A(Jtot)dB = lOlog 1O(1 + ) (63) U Y 1 Pu -P.a PT u On déduit de ce résultat que la précision d'estimation de Jtot dépend des contributions relatives de signal et de brouilleur en sortie échantillonnée du BFN de communication. Plus précisément, pour des résidus de brouillage très forts devant les stations (soit à cause d'une absence d'antibrouillage, soit à cause d'un antibrouillage peu performant, en présence d'un brouillage fort en entrée), on déduit de (63) que la précision sur Jpot avoisine la précision sur 7ty. Application numérique.: Dans ces conditions, A(Jto)dB t J(7Y)dB 0.4 dB. En revanche, pour des résidus de brouillage très faibles devant les stations (soit à cause d'une absence de brouillage, soit à cause d'un antibrouillage performant), la puissance totale est proche de celle des utiles et l'erreur peu devenir très importante. G. Précision d'estimation de Jt0 I Su L'estimation, Est[Jtt / Suj, de JI,, I Su s'écrit A (J, A A Est[Jtot / S.] o (Jtot l S.) (1 + A(J"o / Su)) J= /tol SI (64a) U 7cy (+ Ay) - P"(l + AP") - Pa( + APa) - PT(1 + APT) (64b) PU(1 + APU) d'o (65) U 7cy A7cy- E PuAPu - P.AP, - PT APT (1 + A(Jtot / S))=[1/ (1 + A Pu)](1 + U) 7[y PU Pa PT soit en dB A(Jot / Su)dB U 7ty Aty - P AP- PaAP PT APT log10 ([1 /(1 + A P)] (1 + u (66) nty 1 PU Pa PT On déduit de ce résultat que la précision d'estimation de Jt0, / Su dépend des contributions relatives de signal et de brouilleur en sortie échantillonnée du BFN de communication. Plus précisément, pour des résidus de brouillage très forts devant les stations (soit à cause d'une absence d'antibrouillage, soit à cause d'un antibrouillage peu performant, en présence d'un brouillage fort en entrée) , on déduit de (66) que la précision sur J!O! / Su est donnée par A(Jt0 I Su)dB 101og 10(( 1 + Asy) / (1 + APu)) = A(y)dB - A(Pu)dB (67) Application numérique.: Dans ces conditions, A(Jot0 / SU)dB 3.4 dB. En revanche, pour des résidus de brouillage très faibles devant les stations (soit à cause d'une absence de brouillage, soit à cause d'un antibrouillage performant), la puissance totale est proche de celle des utiles et l'erreur peu devenir très importante. H. Précision d'estimation de Jtot I Stot L'estimation, Est[Jto0 / Stot], de J!O! / St0t s'écrit U Est[Jtot / Stot] A (Jtot / Stot) (1 + A(JIo, / Stof)) = btw/ P P, (67a) u = I U 7(1 + A2t) - Z Pu(l + APu) - Pa(l + APa) - PT(l + APT) u (67b) 1 Pu(l + APu) u= 1 d'o U U (1 + A(Jtt/Sto) - [Z Pu Z Pu(l + APu)] x U 7cy y Z Y PuP u Pa -P- PT APT (1+ u)(68) 7ty Z PU Pa PT soit en dB U U A(Jt0t / Stot)dB = lOlog 10 ([ Pu / Z P,(l + AP,)]) U 7ty A7ty Z u PUPu PaPa - PT APT + 10log10l+ ( ( (69) 7ty Z Pu Pa PT On déduit de ce résultat que la précision d'estimation de Ji0t / Stot dépend des contributions relatives de signal et de brouilleur en sortie échantillonnée du BFN de communication. Plus précisément, pour des résidus de brouillage très forts devant les stations (soit à cause d'une absence d'antibrouillage, soit à cause d'un antibrouillage peu performant, en présence d'un brouillage fort en entrée) , on déduit de (69) que la précision sur Jtot / Sto0 est donnée par U U A(JtOt / StOt)dB 10log 10 (1 + Ay [ Pu I Z P( + APU)]) = U U A(A7ty)dB + 1Olg 10 ([Z Pu / Z PJ(1 + APU)]) (70) ce qui redonne (67) si toutes les stations ont même précision. Application numérique.: Dans ces conditions, à partir des exemples précédents, A(Jtl / Stot)dB 3.4 dB. En revanche, pour des résidus de brouillage très faibles devant les stations (soit à cause d'une absence de brouillage, soit à cause d'un antibrouillage performant), la puissance totale est proche de celle des utiles et l'erreur peu devenir très importante. Exemple de mise en oeuvre du procédé dans un système de communications Le procédé dont les étapes ont été exposées ci-dessus, est par exemple utilisé dans un système comportant une base située au sol et comprenant un calculateur programmé à mettre en oeuvre les fonctions détaillées ciaprès, la base étant en liaison, par des moyens connus de l'Homme du métier, avec un ou plusieurs satellites équipés de chaînes telles que celles décrites aux figures 5 et 6. La figure 7 représente un synoptique d'un exemple de séquencement d'opérations. Deux séquencements d'opération sont possibles suivant que l'on souhaite estimer les quantités Jit l SI,, et Jt0t l Su, relatives à la bande B de réception ou au contraire la quantité J,, / Su, relative à la bande de la station u. On parlera de Vérification par canal dans le premier cas et de vérification par station dans le second. Pour une Vérification par canal, le procédé exécute les opérations représentées par un Trait plein sur la figure 7. A partir du sol et pour une bande de réception B, il exécute les fonctions suivantes: - Mesure Puissance Voie Com: dont le but est d'estimer la puissance totale disponible en sortie de la chaîne de numérisation du BFN de communications pour le jeu de pondérations appliqué et de l'envoyer au sol. Cette fonction est une fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord, implémentée par exemple dans un calculateur, - Gain VAA: dont le but est d'optimiser, à partir des résultats de la fonction Mesure Puissance Voie Com, le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN de communication à utiliser par les fonctions bord. Cette fonction est une fonction Sol, - Mesure Puissance Voie Com: dont le but est d'estimer et d'envoyer au sol la puissance totale disponible en sortie de la chaîne de numérisation du BFN de communications pour le jeu de pondérations appliqué et pour le gain optimisé précédemment,. - Traitement VAA: dont le but est d'estimer les quantités Jt0t / St0t et JtOt / SU relatives à la bande de réception B. Cette fonction est une fonction Sol. Pour une Vérification par station, le procédé exécute les opérations représentées en Trait pointillé sur la figure 7. A partir du sol et pour une bande de réception B, il exécute les fonctions suivantes: - Mesure Puissance Voie Com: dont le but est d'estimer la puissance totale disponible en sortie de la chaîne de numérisation du BFN de communications pour le jeu de pondérations appliqué et de l'envoyer au sol. Cette fonction est une fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VYA Bord - Gain VAA: dont le but est d'optimiser, à partir des résultats de la fonction Mesure Puissance Voie Com, le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN de communication à utiliser par les fonctions bord. Cette fonction est une fonction Sol - Acquisition Voie Com: dont le but est d'acquérir et d'envoyer au sol les échantillons disponibles en sortie de la chaîne de numérisation du BFN de communications pour le jeu de pondérations appliqué et pour le gain optimisé précédemment. Cette fonction est une fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord - Traitement VA: dont le but est d'estimer les quantités Ju / Su relatives aux stations u. Cette fonction est une fonction Sol. Fonction Param VAA Bord Sur réception de la demande de vérification de l'efficacité de l'antibrouillage, est lancée la fonction Param VAA Bord dont le rôle est d'élaborer les paramètres nécessaires aux fonctions Mesure puissance voie com ou Acquisition voie com. Ces paramètres sont: l'identifiant de la couverture considérée du satellite - l'identifiant du canal fréquentiel de bande B considéré - le gain de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN de communication à utiliser par la fonction Mesure Puissance voie com ou Acquisition voie com. Nominalement ce gain est réglé à sa valeur minimale - la fonction à lancer: Mesure Puissance voie com ou Acquisition voie com Fonction Mesure Puissance Voie Com La fonction Mesure Puissance Voie Com a pour buts: - d'estimer la puissance disponible en sortie de la chaîne de numérisation du BFN de communication (expression (25)) - d'envoyer le résultat au sol. Fonction Acquisition Voie Com La fonction Acquisition Voie Com a pour buts: - d'acquérir les échantillons de la sortie du BFN de communication - d'envoyer les échantillons au sol. Fonction Gain VAA A partir des résultats de la fonction Mesure Puissance Voie Com, la fonction Gain VAA a pour but d'optimiser le gain, Gx, de la chaîne de numérisation de la sortie du BFN de communication de manière à exploiter au mieux la dynamique de codage du CAN sans saturer celui-ci. Plus précisément, ce gain est calculé à partir des résultats de Mesure Puissance Voie Com, Psorîe, du gain initial des chaînes de réception, Giit, et des caractéristiques du CAN (Gain du CAN Gcan, Puissance maximale admissible en entrée avec la marge de 10 dB prise en compte Pmcx) . Si on considère que le gain de la chaîne de numérisation doit être nécessairement compris entre X et Y dB alors la fonction met en oeuvre les traitements suivants: - Calcul de la puissance associée à l'entrée du CAN: Pentree = Psortie I Gean - Comparaison de Pentree et Px: AP = Pmax Pentree - Calcul du gain de la chaîne de numérisation - Si AP 2 0, G, = Inf[Giit + AP, Y dB] - Si AP oeuvre les opérations décrites aux paragraphes IV.A à IV.F. Pour le mode vérification par station, la fonction Traitement VAA met en oeuvre les opérations décrites au paragraphe IV.G. REVENDICATIONS 1 - Procédé de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: * estimer la puissance moyenne de la sortie du système de communication, * estimer les puissances respectives d'une station u, Pu, ou P'u, du bruit antenne Pa ou P'a, du bruit thermique PT, ou P'T, * estimer au moins un des rapports suivants: P U JtStot= ( Pp) ( Pu) (22) pI Jtot S. = p) P. (23) P = I pu Ji Su= ( Ppu) P (24) p = I * comparer au moins un des trois rapports à une valeur seuil. 2 - Procédé de vérification selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il A comporte au moins une étape d'estimation de la puissance moyenne 7ry à partir d'un nombre K d'échantillons, y(k), 1 paramètre riT. 6 - Procédé de vérification selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé A A en ce qu'il comporte d'estimation Jtj I St/, du rapport Jt10/S0tt donnée par U U A A A 1 AA AfA JtOt / Stot = (7y Pu - Pa - PT)/(2 Pu) (26) u1l u1l 7 - Procédé de vérification selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce A A qu'il comporte une étape d'estimation JIo, / Su, du rapport Jtot/Su, donnée par U A A A JOt I S = (7ty - Z Pu - Pa - PT)I PU (27) U= I 8 - Procédé de vérification selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 caractérisé en ce AA qu'il comporte une étape d'estimation JISa, du rapport J I/S en utilisant la puissance totale de brouilleurs résiduels dans la bande Bu de la station utile u donnée par A A A A A A A A J/ Su = (7yu _ Pu P - Pvu Pau- PTU)P (28) vÉu 9 - Procédé de vérification selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la précision d'estimation et on utilise cette valeur pour fixer le seuil. - Système de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives, un station au sol et un dispositif de pilotage caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants: pour une vérification par canal, à partir du sol et pour une bande de réception B, un calculateur intégré dans la station sol et un calculateur embarqué, les deux calculateurs étant programmés pour exécuter les étapes suivantes: Mesure Puissance Voie Comm: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VA.A Bord, Gain VAA: fonction Sol, Mesure Puissance Voie Com: fonction bord Traitement VAA: fonction Sol. 11 - Système de vérification de l'antibrouillage dans un système de communications comportant plusieurs capteurs ou antennes adaptatives, une station au sol et un dispositif de pilotage caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants Pour une Vérification par station, un calculateur embarqué et un calculateur au sol, les calculateurs étant programmés pour exécuter les fonctions suivantes: Mesure Puissance Voie Com: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord Gain VA4A: fonction Sol Acquisition Voie Com: fonction Bord paramétrée du Sol par la fonction Param VAA Bord Traitement VAA: fonction Sol. 12 - Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 9 ou du système selon l'une des revendications 10 et 11 à un système de communications spatiales.