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FR2771250A1 - Portable satellite communication terminal - Google Patents
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FR2771250A1
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The unit comprises a communication unit (14) and an antenna (10) that can be aimed directly at a communication satellite. The antenna is fitted with an accelerometer which detects its angle of inclination (alpha) relative to the earth. Since the satellites are in an equatorial orbit, the inclination corresponds to the latitude of the terminal. This data is automatically transmitted and used by the satellite to determine optimum transmit power.
TERMINAL PORTABLE ET INSTALLATION DE TÉLÉCOMMUNICATION PAR PORTABLE TERMINAL AND INSTALLATION OF TELECOMMUNICATIONS BY
La présente invention concerne les terminaux portables de télécommunication par satellite, du type comprenant une antenne orientable reliée à un boitîer de génération et de réception de messages, dont l'antenne est susceptible d'être pointée vers un satellite relais géo-stationnaire. The present invention relates to portable satellite communication terminal, comprising a steerable antenna coupled to a generator housing and receiving messages, which the antenna is likely to be pointed in a geo-stationary satellite relay.
I1 existe déjà de tels terminaux portables, notamment ceux utilisés pour des télé-communications par llintermé- diaire des satellites Inmarsat, répartis au nombre de quatre (et prochainement cinq) sur une orbite géo-stationnaire. I1 exists such portable terminals, particularly those used in tele-communications llintermé- intermediary of Inmarsat satellites, distributed four in number (and soon five) on a geo-stationary orbit.
L'utilisateur ou abonné pointe l'antenne vers le satellite qui est en vision directe pour établir une communication qui peut être à bas ou moyen débit (téléphonie et télécopie notamment) ou à moyen ou haut débit (transmission de don nées). The user or subscriber point the antenna towards the satellite which is in direct vision for establishing communication can be low or medium speed (telephone and facsimile in particular) or medium or high speed (transmission Optical data). I1 est souhaitable d'ajuster la puissance émise en fonction des conditions de transmission, et notamment de la distance entre le terminal et le satellite, ainsi éventuellement que d'autres paramètres tels que les pertes atmosphériques, la dépolarisation, les pertes dues aux précipitations. I1 is desirable to adjust the transmitted power according to the transmission conditions, including the distance between the terminal and the satellite, and possibly other parameters such as atmospheric losses, depolarization losses due to precipitation. On adopte la valeur minimale qui assure une transmission satisfaisante. We adopt the minimum value that ensures satisfactory transmission. En effet on réduit ainsi la diaphonie entre canaux adjacents et surtout on utilise au mieux les ressources en énergie limitées du satellite, fournies par les panneaux solaires. Indeed it reduces crosstalk between adjacent channels and mainly used in the best satellite limited energy resources, provided by solar panels.
A liheure actuelle et pour des raisons de confort, mais au détriment d'une bonne utilisation de la ressource satellite, certains terminaux sont prévus pour fournir à la station terrestre une information conduisant à obtenir la puissance maximale. A current liheure and for reasons of comfort, but at the expense of a good use of satellite resource, some terminals are designed to provide the earth station information leading to obtain maximum power. Une autre solution consiste à transmettre à une station terrestre de base du réseau, par l'intermédiaire du satellite : des informations d'élévation et d'azimut fondées sur la longitude et la latitude du terminal, entrées par l'utilisateur. Another solution consists in transmitting to a ground station network base via satellite: elevation and azimuth information based on longitude and latitude of the terminal input by the user. La station de base calcule alors un niveau de puissance appropriée, à partir de ces données et de la position du satellite vers lequel est pointée pantenne. The base station then calculates a suitable power level, from these data and the satellite position towards which is pointed pantenne.
Cette solution n'est pas non plus satisfaisante, lXutili- sateur pouvant introduire, par erreur ou délibérément, des données erronées. This solution is not satisfactory, lXutili- sateur can introduce error or deliberately erroneous data.
La présente invention vise notamment à fournir un terminal portable permettant d'envoyer vers la station de base des données fiables. The present invention aims to provide a portable terminal to send to the base station reliable data. Elle propose dans ce but un terminal dont l'antenne est munie de moyens de mesure automatique de son angle d'élévation et dont le boîtier est muni de moyens de transmission automatique d'une information sur l'angle d'élévation sur un canal de communication avec le satellite. It proposes for this purpose a terminal whose antenna is provided with automatic means for measuring its angle of elevation and whose casing is provided with means for automatic transmission of information on the elevation angle on a channel communication with the satellite.
Les moyens de mesure sont avantageusement constitués par un accéléromètre de mesure de la composante de l'accélération terrestre suivant une direction liée à l'antenne. The measuring means are advantageously constituted by an accelerometer for measuring the gravitational acceleration component in a direction related to the antenna. Avantageusement, l'accéléromètre est placé de façon que son axe sensible soit orienté suivant l'axe du lobe de rayonnement de l'antenne, ce qui rend la mesure insensible à une inclinaison transversale éventuelle du support d'antenne. Advantageously, the accelerometer is positioned such that its sensitive axis is oriented along the axis of the antenna radiation lobe, which makes the measurement insensitive to any transverse inclination of the antenna support.
L'indication sur l'élévation de antenne peut être incorporée notamment dans les demandes d'attribution de canal formulées par le terminal et, dans le cas d'un appel entrant, dans la réponse du terminal. The indication of the elevation antenna can be incorporated particularly in the channel allocation requests from the terminal and, in the case of an incoming call, in response of the terminal. Cette indication peut être constituée par l'identification d'un secteur angulaire parmi plusieurs secteurs prédéterminés. This indication may be made by identifying an angular sector among a plurality of predetermined sectors.
Cette solution a l'avantage drêtre très simple, puisqu'elle ne nécessite qu'un accéléromètre bas de gamme ayant une faible dynamique, de + lg à -lg. This solution has the advantage drêtre very simple, since it requires only a low-end accelerometer with low dynamics, + lg to -lg. Les variations de g sur le globe terrestre sont suffisamment faibles pour n'avoir pas d'effet appréciable sur la mesure. Changes in g on the globe are low enough to have no significant effect on the measurement. La solution est en conséquence beaucoup plus économique que celle qui consisterait à incorporer un système de positionnement différentiel à partir d'émissions de plusieurs satellites (système dit The solution is much more economical result than that which would be to incorporate a differential positioning system from emissions of several satellites (known system
GPS). GPS).
I1 est possible d'ajouter, moyennant un surcoût qui reste faible, un gyromètre chercheur de Nord, permettant d'indiquer l'azimut du lobe d'antenne. I1 can be added at an additional cost remains low, a North seeker gyroscope for indicating the azimuth of the antenna lobe.
Un système conforme en standard B d'Inmarsat comprend un champ pour l'information d'élévation et un autre champ pour l'information d'azimut dans des canaux dits SESRQ et SESRP qu'on définira plus loin. A system as in standard B Inmarsat comprises a field for the elevation information and another field for the azimuth information in said channels and SESRQ SESRP that defined later. A l'heure actuelle ce champ est rempli par une valeur par défaut, la station terrestre n'exploitant pas cette information. At present this field is filled by default, the ground station operator not that information.
L' invention propose également un terminal dont le boîtier est prévu pour recevoir des modules enfichables de configuration automatique d'un composant multi-protocole situé dans le boîtier, l'extraction d'un module déconnectant automatiquement l'alimentation correspondante. The invention also provides a terminal whose housing is provided for receiving plug-in modules for automatic configuration of a multi-protocol component within the housing, the extraction of automatically disconnecting the corresponding power module. Ainsi il est possible de raccorder au boîtier l'un ou l'autre d'appareils de diverses natures, correspondant à divers standards, tels que Thus it can be connected to the case of one or the other devices of various types, corresponding to various standards such as
RS232, RS449, X21, V35, S. RS232, RS449, X21, V35, S.
Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. The above characteristics and others will appear better on reading the following description of a particular embodiment of the invention given by way of non-limiting example. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels The description refers to the accompanying drawings, in which
la figure 1 est un schéma destiné à montrer les liaisons qui interviennent dans des télécommunications par satellite géo-stationnaire FIG 1 is a diagram intended to show the connections involved in telecommunications geo-stationary satellite
la figure 2 montre schématiquement les composants d'un terminal 2 schematically shows the components of a terminal
la figure 3 est un synoptique de principe d'un terminal Figure 3 is a simplified block diagram of a terminal
I1 sera surtout fait référence par la suite à un terminal et à un système de télécommunications conformes à la norme I1 will mostly refers thereafter to a terminal and a compliant telecommunications system standard
B de Inmarsat. B Inmarsat. Mais cette application n'est nullement exclusive. But this application is by no means exclusive.
Pour établir une liaison entre un terminal portable d'usager A et un réseau terrestre relié à une station de base terrestre B, l'usager pointe l'antenne 10 de son terminal dans une direction qu'il estime être celle du satellite S en vue directe. To establish a connection between a mobile user terminal A and a terrestrial network connected to a terrestrial base station B, the peak user antenna 10 of the terminal in a direction he considers that the S satellite in view direct. Cette opération est facilitée pour lui par le fait que le satellite est sur une orbite pratiquement équatoriale et que sa longitude est connue. This operation is facilitated for him by the fact that the satellite is a virtually equatorial orbit and longitude is known. Comme on le verra plus loin, l'invention facilite également, pour l'utilisateur, le pointage de l'antenne, de par l'affichage de l'angle d'élévation. As discussed below, the invention also makes it easier for the user, the pointing of the antenna, through the display of the elevation angle.
Le terminal comporte d'une part une antenne et d'autre part un boîtier 14, reliés l'un à l'autre par un câble de liaison numérique 12 pouvant également transmettre la puissance d'alimentation nécessaire d'un des composants à l'autre. The terminal comprises firstly an antenna and, secondly, a housing 14 connected to each other by a digital link cable 12 may also transmit the necessary power supply of one of the components in the other. Un bloc d'alimentation électrique peut être soit incorporé à l'un des éléments, soit relié à eux par un ou des câbles. A power supply can either be incorporated in one of the elements, is connected to them by one or more cables.
L'antenne elle-même comporte un aérien 16 ; The antenna itself comprises an aerial 16; ce sera généralement une plaque plane, éventuellement en plusieurs tronçons afin de permettre de la plier, ou une parabole. this will usually be a flat plate, possibly in several sections to allow to fold, or a parabola. Elle comporte également un support d'antenne 18 et un module qui peut comporter une tête hyper fréquence 20 , un modem codeur 22 et une carte d'alimentation 24 destinée à fournir les tensions de fonctionnement nécessaires. It also includes an antenna support and a module 18 which may include a hyper frequency head 20, an encoder 22 and a modem power board 24 for supplying the operating voltages needed. De plus, l'antenne comprend un accéléromètre 25 fixé à l'aérien dont 1' axe sensible est orienté dans la direction du lobe de rayonnement d'antenne. In addition, the antenna comprises a 25 attached to the air accelerometer which one sensitive axis is oriented in the direction of the antenna radiation lobe. Cet accéléromètre 25 comportera généralement un capteur vibrant miniature, monté sur une carte de circuit imprimé portant les moyens de mesure. This accelerometer 25 generally include a miniature vibrating sensor, mounted on a printed circuit board carrying the measuring means. On peut notamment utiliser un accéléromètre ayant une dynamique allant de +lg à -lg disponible dans le commerce. Use may in particular an accelerometer with a dynamic range of + g to -lg commercially available.
Cet accéléromètre fournit une mesure représentative de y = g sin a, qui permet de calculer l'angle d'élévation a = arc sin (r/g) The accelerometer provides a representative measure of y = g sin a, which calculates elevation angle a = arc sin (r / g)
Pour que l'ensemble des liaisons (à l'exception de l'alimentation) entre l'antenne et le boîtier soit numérique, l'accéléromètre 26 est avantageusement suivi d'un convertisseur analogique-numérique 28. So that all links (in the food exception) between the antenna and the housing is digital, the accelerometer 26 is preferably followed by an analog-digital converter 28.
Le boîtier déporté 14 contient de son côté une carte portant une unité arithmétique et logique 30 (UAL), une carte 32 comportant un vocodeur et, éventuellement, une interface de données. The external housing 14 contains on its side a card bearing an arithmetic and logic unit 30 (ALU), a map 32 comprising a vocoder, and possibly a data interface. I1 est relié d'une part à un ou des connecteurs 34 de réception de modules extérieurs, d'autre part à un combiné principal 36. Une interface fax peut être prévue. I1 is connected firstly to one or more connectors 34 for receiving external modules, on the other hand to a main handset 36. A fax interface may be provided.
I1 peut également contenir une batterie 38 d'alimentation principale. I1 can also contain a main power supply battery 38.
Le convertisseur analogique-numérique 28 associé à l'accéléromètre comporte également un réseau logique programmable d'interface soit avec la liaison série de la carte modem 22, soit avec l'unité arithmétique et logique 30. Dans l'un de ces éléments, l'accélération numérisée est utilisée pour calculer l'angle a par application de la fonction arc sin. The analog to digital converter 28 associated with the accelerometer further comprises a programmable logic array interface either with the series connection of the modem card 22, either with the arithmetic logic unit 30. In one of these elements, the scanned acceleration is used to calculate the angle by applying the arc sin function. Cet angle est utilisé par l'unité arithmétique et logique 30 pour déterminer dans quel secteur angulaire se trouve l'angle a. This angle is used by the arithmetic logic unit 30 to determine in which sector angle is the angle a. La carte portant l'unité arithmétique et logique 30 gère de plus les protocoles de communication entre le terminal mobile A et la station terrestre B. The card bearing the arithmetic logic unit 30 manages more communication protocols between the mobile terminal A and the ground station B.
De plus, la valeur mesurée de l'angle d'élévation a peut être affichée en temps réel sur un afficheur 40 du boîtier, afin de faciliter l'orientation correcte de l'antenne. In addition, the measured value of the elevation angle may be displayed in real time on a display 40 of the housing to facilitate the correct orientation of the antenna. Cette information d'élévation peut être affichée également sur un micro-ordinateur type PC connecté au terminal en utilisant un logiciel opérateur. This elevation information can be also displayed on a PC type computer connected to an operator terminal using software. La carte 30 peut comporter un module d'aide au pointage, utilisant les données disponibles sur le satellite S en vue directe et les indications disponibles sur l'emplacement du terminal. The card 30 may have a pointing aid module, using data available on direct satellite S in order and available evidence on the location of the terminal.
Le fonctionnement d'un tel terminal, en ce qui concerne le réglage de puissance, peut alors être le suivant The operation of such a terminal, as regards the power control may then be the following
- Une fois le terminal en place, antenne orientée et à l'état "repos", le terminal reste à l'écoute d'une station - Once the terminal in place and oriented antenna state "idle", the terminal remains tuned to a station
B sur un canal (canal NCSC dans le cas du réseau Inmarsat). B on a channel (NCSC channel in the case of Inmarsat network).
- Pour effectuer un appel "sortant" l'utilisateur commande le basculement sur un autre canal d'assignation (canal NCSA) et le terminal envoie alors une requête dattri- bution de canal, dite SESRQ. - To make a "outgoing" call the user controls the switching to another channel assignment (NCSA channel) and the terminal then sends a request dattri- channel bution, said SESRQ. Dans le cas de la mise en oeuvre de l'invention, cette requête est constituée par un message qui incorpore un champ d'identification du secteur d'élévation correspondant à l'angle amesuré.Le canal SESRQ comprend également un champ prévu pour l'azimut, auquel est affectée actuellement une valeur par défaut. In the case of the implementation of the invention, this request is made by a message that incorporates an elevation sector identification field corresponding to the angle amesuré.Le SESRQ channel also includes a field provided for azimuth, which is currently assigned a default value.
- La requête est transmise sur la voie montante (par exemple dans la bande des 1,6 GHz) qui la renvoie vers la station terrestre (par exemple dans la bande des 3,6 GHz). - The request is transmitted on the uplink (e.g., in the 1.6 GHz band) which returns to the ground station (e.g., in the 3.6 GHz band).
- En retour, la station terrestre B envoie une assignation de signal, par exemple dans la bande des 6,4 GHz, vers le satellite qui la retransmet vers le terminal, par exemple dans la bande des 1,5 GHz. - In return, the ground station B sends a signal assignment, for example in the band of 6.4 GHz to the satellite that retransmits to the terminal, for example in the 1.5 GHz band. Cette assignation de canal comporte en particulier les fréquences d'émission et de réception à adopter par le terminal. This channel assignment comprises in particular the transmitting and receiving frequencies to be adopted by the terminal. Elle comporte de plus la valeur de la puissance rayonnée isotrope équivalente à adopter par le terminal et par le satellite. It comprises the value of the equivalent isotropic radiated power to adopt by the terminal and satellite. La valeur de puissance est introduite dans un champ du message d'assignation de canal et provoque le réglage de puissance de la tête hyper-fréquence 20 qui effectue également le codage canal, par exemple en MDP4, dit aussi QPSK. The power value is inserted into a field of the channel and causes the power of the hyper-frequency adjustment of head assignment message 20 which also performs the channel coding, such as 4-PSK, also known as QPSK.
- Dans le cas d'un appel "entrant" le terminal A reçoit une annonce de communication sur un canal déterminé (canal - In the case of a call "entering" the terminal A receives a communication ad on a particular channel (Channel
NCSC dans le cas d'un système Inmarsat) et envoie une réponse dans un mode particulier (SESRP dans le cas Inmarsat) qui contient le secteur d'élévation correspondant à la valeur de l'angle a mesuré. NCSC in the case of an Inmarsat system) and sends a response in a particular mode (SESRP in the Inmarsat case) which contains the elevation sector corresponding to the value of the angle measured. Le canal SESRP comporte également un champ prévu pour l'azimut, non utilisé actuellement. SESRP The channel also includes a field provided for the azimuth, not currently in use.
La suite du fonctionnement est identique au cas de l'appel "sortant". The rest of the operation is identical to the case of "out" call.
La station de base peut également régler sa puissance en fonction de l'information d'élévation (et éventuellement d'azimut)transmise par le terminal mobile. The base station may also adjust its power according to the elevation information (and possibly azimuth) transmitted by the mobile terminal.
La dynamique de puissance qui serait normalement requise pour compenser les variations possibles de distance entre un terminal et un satellite est d'environ 1,5 dB. The power dynamic that would normally be required to compensate for possible variations in distance between a terminal and a satellite is approximately 1.5 dB. Dans la pratique, on prévoira généralement une plage de réglage plus étendue,jusqu'à 6 dB ou au delà. In practice, it will generally provide a wider adjustment range, up to 6 dB or above. Une telle plage de réglage permet de prendre en compte d'autres paramètres. Such adjustment range allows to take into account other parameters. Elle permet de tenir compte de pertes aléatoires évaluées à 2,5 dB. It takes account of random losses estimated at 2.5 dB. Elle permet aussi à la station terrestre de commander une augmentation de puissance si le taux d'erreurs détecté, grâce à un codage comportant une détection (et éventuellement une correction) d'erreurs, dépasse un taux déterminé. It also enables the ground station controlling a power increase if the detected error rate, with a coding having a detection (and possibly correction) of errors exceeds a predetermined rate. Certains champs de CRC (code de redondance cyclique) permettent en effet de détecter les erreurs résiduelles après décodage d'un message avec correction d'erreurs. Some fields of CRC (cyclic redundancy code) make it possible to detect the residual errors after decoding of a message with error correction.
Comme on l'a indiqué plus haut, le boîtier peut être prévu pour recevoir également un module enfichable, se substituant à un convertisseur externe, destiné à permettre des transmissions haut débit (56/64 kbits/s)avec interface S. Le bus SO peut supporter'trois canaux de communication (2 canaux B à 64 kbits/s et un canal D à 16 kbits/s). As noted above, the housing may be provided for also receiving a plug-in module, substituting for an external converter, designed to allow high-speed transmissions (56/64 kbit / s) with S. SO bus interface can supporter'trois communication channel (2 channels B to 64 kbits / s and one D channel at 16 kbits / s). En mode haut débit, le terminal établit alors avec la station de base terrestre une communication à 64 kbits/s et simule le canal High-speed mode, the terminal then establishes with the terrestrial base station communication at 64 kbit / s and simulates the channel
D. Le deuxième canal B est déclaré non disponible au périphérique connecté au terminal. D. The second B channel is not available in said device connected to the terminal.
1 - Terminal portable de télécommunication par satellite, comprenant une antenne orientable (10)reliée à un boîtier (14) de génération de message, caractérisé en ce que l'antenne (10) est munie de moyens (26) de mesure de son angle d'élévation (g) et en ce que le boîtier (14) est muni de moyens de transmission automatique d'une information sur le dit angle d'élévation sur un canal de communication avec le satellite. 1 - satellite communication portable terminal, comprising a steerable antenna (10) connected to a housing (14) of message generation, characterized in that the antenna (10) is provided with means (26) for measuring its angle elevation (g) and in that the housing (14) is provided with means for automatic transmission of information on the elevation angle on said one communication channel to the satellite.
2 - Terminal selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par un accéléromètre de mesure de la composante de l'accélération terrestre suivant une direction liée à l'aérien de l'antenne 2 - Terminal according to claim 1, characterized in that said means are constituted by an accelerometer for measuring the gravitational acceleration component in a direction related to the aerial of the antenna
3 - Terminal selon la revendication 2, caractérisé en ce que 1'accéléromètre est placé de façon que son axe sensible soit orienté dans l'axe du lobe de rayonnement de l'antenne 3 - Terminal according to claim 2, characterized in that 1'accéléromètre is placed such that its sensitive axis is oriented in the axis of the antenna radiation lobe
4 - Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'information sur l'angle est constituée par l'identification d'un secteur angulaire 4 - Terminal according to any one of the preceding claims, characterized in that information about the angle is made by identifying an angular sector
5 - Terminal selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transmission du boîtier sont prévus pour incorporer ladite indication dans un message de demande d'attribution de canal ou de réponse à une annonce de communication 5 - Terminal according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission means of the housing are provided for incorporating said indication in a channel allocation request message or reply to a communication ad
6 - Terminal selon lune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure et de transmission d'azimut de l'antenne 6 - Terminal according to any moon of claims 1 to 5, characterized in that it comprises means for measuring and antenna azimuth transmission
7 - Terminal selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage de l'angle d'élévation sur le boîtier et/ou un microordinateur via un logiciel opérateur 7 - Terminal according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises display means of the elevation angle on the housing and / or a microcomputer via an operator software
8 - Terminal selon la revendication 7, comprenant également des moyens d'affichage de l'azimut 8 - The terminal of claim 7, further comprising an azimuth display means
9 - Terminal selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier est prévu pour recevoir un module enfichable d'interface S 9 - Terminal according to the preceding claims, characterized in that the housing is provided for receiving an O interface plug-in module
10 - Installation de télécommunication par satellite comportant des terminaux conformes à la revendication 1 et une station terrestre ; 10 - Satellite telecommunications installation having terminal in accordance with claim 1 and a terrestrial station; caractérisée en ce que la station terrestre est prévue pour commander la puissance d'émission du satellite relais vers un des terminaux et/ou la puissance d'émission du terminal vers le satellite en fonction de l'angle d'élévation et éventuellement d'azimut. characterized in that the ground station is provided for controlling the relay satellite transmit power to a terminal and / or the terminal of the transmission power to the satellite as a function of the elevation and azimuth angle optionally .
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