CA2193573A1 - Process and system for transmitting radioelectric signals between a stationary earth station and subscriber mobile terminals via a satellite network - Google Patents

Process and system for transmitting radioelectric signals between a stationary earth station and subscriber mobile terminals via a satellite network

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CA2193573A1
CA2193573A1 CA002193573A CA2193573A CA2193573A1 CA 2193573 A1 CA2193573 A1 CA 2193573A1 CA 002193573 A CA002193573 A CA 002193573A CA 2193573 A CA2193573 A CA 2193573A CA 2193573 A1 CA2193573 A1 CA 2193573A1
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Luigi Bella
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Abstract

L'invention concerne un procédé et un système de transmission de signaux radioélectriques entre une station terrestre fixe (ST1) et des terminaux d'usagers mobiles (T1, T2), via un réseau de satellites (Sat1), en orbites circu laires inclinées et de rayon inférieur à celui des orbites géostationnaires. Les faisce aux générés sont subdivisés en pinceaux (P1, P20), chacun étant associé à une sous-b ande de fréquences (F1, F20). Celles-ci étant réparties de façon continue, croissante ou décroissante. La fréquence de transmission instantannée est décalé e progressivement, pendant la durée de la communication, vers la sous-bande de fréquences (F2) du pinceau adjacent, à un rythme proportionnel à la vitesse de rotation, de manière à permettre des commutations inter-pinceaux ou inter-satellites. Application aux transmissions par satellites en orbite non-géostationnaires . Figure 1aThe invention relates to a method and a system for transmitting radio signals between a fixed earth station (ST1) and mobile user terminals (T1, T2), via a network of satellites (Sat1), in inclined circular orbits and with a radius smaller than that of geostationary orbits. The generated beams are subdivided into brushes (P1, P20), each one being associated with a frequency sub-band (F1, F20). These are distributed continuously, increasing or decreasing. The instantaneous transmission frequency is progressively shifted, during the duration of the communication, to the frequency sub-band (F2) of the adjacent brush, at a rate proportional to the speed of rotation, so as to allow inter-brush switching or inter-satellite. Application to transmissions by satellites in non-geostationary orbit. Figure 1a

Description

- _ 1 2 tl 9 3 ~ 3 La présente invention concerne un procédé de transmission de signaux 5 radioélectrique via un réseau de satellites entre une station terrestre fixe et des terminaux mobiles d'usagers.
Elle concerne également un système de transmission mettant en oeuvre le procédé.
Selon l'invention, par "station terrestre f1xe", il faut entendre une station 10 terminale de traf1c internationale, ou une installation similaire; cette dernière pouvant elle-meme être reliée à des réseaux terrestres de communication et/ou à
d'autres stations du même type, par voie terrestre ou par liaison satellite.
De même, le terme "tPrmin~l mobile" englobe de nombreux type de terminaux, en particulier des terminaux portables, par exemple du type dit "pager", 5 selon la terminologie anglo-saxonne.
On connâît de nombreux systèmes de communication par satellite, soit pour des services mobiles, soit pour des services fixes. De façon générale, les voies suivies ont été très divergentes selon que l'on considère un type ou l'autre de ces services, que ce soit en termes de bandes de fréquences (bande L ou S dans un cas, 20 C, Ku ou Ka dans l'autre cas), de capacité (quelques Mbits/s, dans un cas, des centaines de Mbits/s dans l'autre cas), de couverture (global ou régional, dans un cas, global par illumination ponctuelle, régional ou national, dans l'autre cas) ou en taille et capacité de termin~llx (de 1 mètre à quelques centimètres avec un débit de données de quelques kbits/s, dans un cas, de 17 mètres à 1 mètres avec un débit de 25 données de l'ordre de quelques Mbits/s à quelques centaines de Mbits/s).
Récemment, la tendance pour les réseaux de satellites destinés aux services mobiles est qu'ils soient constitués de satellites lancés sur des orbites basses (dites "LEO") ou moyennes (dites "M:EO"). Ces satellites sont capables de desservir des terminaux portables à l'aide d'antenne omnidirectionnelles, généralement pour 30 des transmissions vocales très fortement compressées. Par contre, les réseauxsatellites destinés aux services fixes restent à base de satellites lancés sur des orbites géostationnaires (dites "GEO"). Ils sont destinés plus particulièrement au trafic interurbain ou privé (réseaux loués) par réseaux à haut débit.
La partie "bas débit" du marché des communications par satellites :~5 (antennes paraboliques de moins d'un mètre de diamètre) est concernée par des valises portables et un effort important a été réalisé en faveur de terminaux
- _ 1 2 tl 9 3 ~ 3 The present invention relates to a signal transmission method 5 radio via a network of satellites between a fixed earth station and mobile user terminals.
It also relates to a transmission system implementing the process.
According to the invention, by "fixed earth station" is meant a station 10 international traffic terminal, or similar installation; this last which can itself be connected to terrestrial communication networks and / or other stations of the same type, by land or by satellite link.
Similarly, the term "mobile tPrmin ~ l" encompasses many types of terminals, in particular portable terminals, for example of the so-called "pager" type, 5 according to Anglo-Saxon terminology.
We know many satellite communication systems, for mobile services, or for fixed services. In general, the routes followed were very divergent depending on whether we consider one type or the other of these services, whether in terms of frequency bands (L or S band in one case, 20 C, Ku or Ka in the other case), capacity (a few Mbits / s, in one case, hundreds of Mbits / s in the other case), of coverage (global or regional, in a case, global by specific illumination, regional or national, in the other case) or in size and capacity of termin ~ llx (from 1 meter to a few centimeters with a flow of data of a few kbits / s, in one case, from 17 meters to 1 meters with a flow of 25 data of the order of a few Mbits / s to a few hundred Mbits / s).
Recently, the trend for satellite networks for mobile services is that they consist of satellites launched into low orbits (say "LEO") or medium (say "M: EO"). These satellites are capable of serving portable terminals using omnidirectional antennas, usually for 30 very strongly compressed voice transmissions. On the other hand, satellite networks intended for fixed services remain based on satellites launched into orbit geostationaries (called "GEO"). They are intended more specifically for traffic long distance or private (leased networks) by broadband networks.
The "low speed" part of the satellite communications market : ~ 5 (satellite dishes less than one meter in diameter) is affected by portable suitcases and a significant effort has been made in favor of terminals

- 2 2~93J73 portables bon marché. Cependant ce segment de marché laisse vierge un segment plus performant de terminaux mobiles, c'est-à-dire des terminaux portables largebande. De plus en plus, un besoin se fait sentir pour ce marché, situé entre lesservices traditionnels "fixes" et "mobiles" de communication par satellite. Ce nouveau marché parâît également pouvoir répondre à de nouvelles exigences pour des "communications mobiles large bande". Or, il est bien connu que les réseaux cellulaires telle~les, du moins à court terme, ne pourront offrir des débits de communication supérieurs à 16 kbits/s.
On peut également penser à des application de téléphonie ou de 0 télécopie à l'aide de terminaux perforrnants, par exemple dans les contrées éloignées dépourvues d'infrastructure terrestres suffisantes: "mini-noeud" de communication, etc.
Il est donc nécessaire de développer un système de communication par satellite, à couverture mondiale, nécessitant un investissement initial raisonnable, 1~ mais qui offre des performances de haut niveau ( débit de données typique de 64 kbits/s au minimum, faible délai de tr~n~mi~.~ion) pour des terminaux, à antenne dépliable, de la taille d'une calculatrice de poche. En outre, le système ne doit pas nécessiter, avant les mises en opérations, des procédures de coordination longues.
Enfin, le système ne doit pas engendrer des interférences avec les autres systèmes 20 de satellites, notamment géostationnaires.
Le procédé et le système selon l'invention visent à résoudre simultanément ces exigences tout en palliant les inconvénients de l'art connu.
Pour ce faire, la partie "terrestre" du système selon l'invention consiste en un grand nombre de terminaux d'usagers portables large bande et des stations de 25 commande des satellites, de préférence dupliquées.
La partie "espace" consiste en un réseau de satellites sur orbite moyenne ("MEO") qui sont commandés par les stations précités, par l'intermédiaire de stations relais de télémétrie, poursuite et de commande ("TT&C"). Les stations de commande peuvent être mises en liaison avec des stations terminales de trafic
- 2 2 ~ 93J73 inexpensive laptops. However, this market segment leaves a segment blank.
more efficient mobile terminals, i.e. broadband portable terminals. There is an increasing need for this market, located between traditional "fixed" and "mobile" satellite communication services. This new market also appears to be able to meet new requirements for "broadband mobile communications". Now, it is well known that networks cell phones such ~, at least in the short term, will not be able to offer communication higher than 16 kbits / s.
We can also think of telephony applications or 0 faxes using powerful terminals, for example in remote areas lacking sufficient terrestrial infrastructure: communication "mini-node", etc.
It is therefore necessary to develop a communication system by satellite, with global coverage, requiring a reasonable initial investment, 1 ~ but which offers high level performance (typical data rate of 64 kbits / s minimum, low tr ~ n ~ mi ~. ~ Ion delay) for terminals, with antenna foldable, the size of a pocket calculator. In addition, the system should not require, before putting into operation, long coordination procedures.
Finally, the system must not cause interference with other systems 20 of satellites, notably geostationary.
The method and the system according to the invention aim to solve simultaneously these requirements while overcoming the drawbacks of the prior art.
To do this, the "terrestrial" part of the system according to the invention consists in a large number of broadband portable user terminals and 25 satellite control, preferably duplicated.
The "space" part consists of a network of satellites in medium orbit ("MEO") which are controlled by the aforementioned stations, through telemetry, tracking and control relay stations ("TT&C"). The stations control can be linked to traffic end stations

3() international. Les orbites sont circulaires et inclinées, avec une période nodale de 8 heures sidérales (c'est-à-dire à triple synchronisation avec la rotation de la terre).
Les satellites du réseau précité répètent systématiquement le même tracé sur au-dessus de la terre chaque 24 heures, comme explicité dans l'article de J. MASS:
"Triply Geosynchronous Orbits for Mobile Communications", paru dans "15th :~ AI~A Conference on Communication Satellite Systems"", San Diego, 1994, pages 1220-1226. Les satellites, en nombre minimal de six, mais préférentiellement de 3 21 ~3573 sept, doivent en outre satisfaire à un certains nombre de critères supplémentaires comme il le sera montré ci-après.
Les terminaux portables d'usagers peuvent être en mode actif lorsque leurs antennes sont déployées et commandés par une station de commande 5 appropriée au travers d'une "liaison de commande" ou, au contraire, en mode passif.
Dans ce mode, ils ne peuvent qu'être appelés (mode dit "paged" selon la terminologie anglo-saxonne).
Selon une caractéristique importante de l'invention, on utilise des antennes à balayage, sur les satellites et dans les terminaux portables. En outre, la 0 bande de fréquence globale est subdivisée, dans des faisceaux étroits, en sous-bandes contiguës, dans un mode de réalisation préféré. Dans ce qui suit, ces faisceaux étroits seront dénommés "pinceaux". On peut donc implanter, dans les terminaux portables, un mode de commutation automatique très simple (sans blocage) entre pinceaux, bien que le satellite soit en mouvement. Il suffit d'effectuer 15 une commande de balayage d'antenne, par exemple un balayage en fréquence, dans ~ un mode de réalisation préféré. Selon ce mode, on fait varier progressivement la fréquence utilisée pour le lien de communication.
La commutation d'un satellite à l'autre, s'effectue selon une méthode similaire. Toujours dans un mode de réalisation préféré, deux satellites consécutifs 20 balayent une même zone de couverture à l'aide de pinceaux dont les sous-bandes de fréquence sont organisées dans un ordre inverse. Cette disposition permet à un t~rmin~l donné de rester dans la même sous-bande de fréquence, lors de la transition d'un satellite à l'autre.
Enfin, des mesures sont prises pour éviter, autant que faire ce peut, 25 toute interférence avec des systèmes déjà existant opérant dans les mêmes bandes de fréquence, notamment des systèmes de satellites géostationnaires.
L'invention a donc pour objet un procédé de transmission de signaux radioélectriques via un réseau de satellites entre au moins une station terrestre fixe et des terminaux d'usagers, les satellites étant animés d'un mouvement de rotation 30 autour du globe terrestre sur des orbites circulaires et à vitesse déterminée, les orbites étant inclinées par rapport à l'équateur et de rayon inférieur à celui des orbites géostationnaires, les satellites étant à synchronisation triple avec la rotation du globe terrestre, chaque satellite comprenant un arrangement d'antennes permettant de générer au moins un faisceau à diagramme de rayonnement dirigé
~5 v ers la surface du globe terrestre et associé à une bande de fréquences de largeur déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes:

'~ 4 21~3~i13 - partition dudit faisceau en un nombre déterminé de pinceaux contigus, chacun étant associé à une sous-bande de fréquences, subdivision de ladite bandepassante de largeur déterminée;
- établissement d'un lien de communication, selon au moins une s direction, entre une desdites stations terminales terrestres et un desdits terminaux d'usager, via un desdits satellites du réseau, par utilisation d'une fréquence instantanée de transmission comprise dans une première sous-bande de fréquences associée à un premier pinceau, ce dernier illl]min~nt ledit terminal d'usager à
l'instant de survol de celui-ci par ce satellite;
o - et décalage progressif de ladite fréquence de tran~mi.~.~ion instantanée, pendant la durée du lien de communication, vers la sous-bande de fréquences suivante associée au pinceau adjacent et à un rythme proportionnel à ladite vitesse de rotation déterminée, de manière à compenser ledit mouvement et à permettre lapoursuite dudit satellite.
L'invention encore pour objet un système transmission de signaux radioélectrique via un réseau de satellites entre une station terrestre fixe mettant en oeuvre le procédé.
Le procédé et le système mettant en oeuvre le procédé permettent donc tout à la fois de réduire le nombre de satellites nécessaires, d'offrir une grande capacité de liaison, notamment en terme de débit, et de réduire la complexité des équipements embarqués et de celle des termin~l]x portables. Il n'y pas, notamment de nécessité de communications inter-satellites et les procédures de commutations au niveau des terminaux portables sont réduites au minimum.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparâîtront à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées, et parmi lesquelles:
- Les figure la et lb illustrent schématiquement une transmission de signaux radioélectriques via un réseau de satellites enke une station terrestre fixe et des terminaux portables, selon le procédé de l'invention;
3() - Les figures 2a et 2b illustrent la commutation entre deux satellites consécutifs;
- La figure 3 illustre un détail des faisceaux de transmissions conformes à l'invention;
- les figures 4a à 4c illustrent schématiquement un exemple .5 d'arrangement d'antennes de terminaux portables, en positions déployées et repliées, respectivement;

5 ~l 93 l73 - Les figures Sa et 5b illustrent deux modes de réception des terminaux mobiles d'usagers;
- la figure 6 illustre deux exemple de diagrammes d'interférence avec un système de tr~n.cmi.csion par satellites géostationnaires;
- La f1gure 7 est un diagramme illustrant la couverture terrestre d'un exemple de réseau de satellites du système selon l'invention;
- La f1gure 8 illustre la variation de fréquence en fonction du temps des signaux reçus au-dessus d'un point fixe du globe terrestre;
- La figure 9 illustre l'allocation de bandes de fréquences entre usagers selon une variante de réalisation pour laquelle les faisceaux sont virtuels;
- La f1gure 10 illustre un exemple d'architecture d'un satellite conforme à l'invention.
Le procédé de l'invention va maintenant etre décrit de façon détaillée.
Comme il a été indiqué, la partie terrestre consiste en un grand nombre de terminaux d'usagers portables large bande et des stations de commande des satellites Les f1gures la et lb illustrent schématiquement la tran.~mi~sion de signaux radioélectriques via un réseau de satellites entre une station terminaleterrestre f1xe STl et des termin~llx d'usagers mobiles, dont deux seulement ont été
référencés: T1 et T2. Naturellement, le système peut comporter plusieurs stations terrestres. Il comporte également des stations de télécommande, télémétrie et commande. Ces aspects sont bien connus et il est inutile de les décrire plus avant.
Bien que l'on ait représenté un seul satellite Sat1, il est clair que, pour couvrir une région donnée de la terre en permanence, du fait que les satellites ne soient pas géostationnaires, il est nécessaire de prévoir plusieurs satellites, de préférence six à huit satellites. Les caractéristiques précises des orbites et la couverture terrestre apportée seront explicitées ultérieurement. On rappelle brièvement que les orbites sont circulaires et inclinées avec une période nodale de 8 heures sidérales (synchronisation triple des satellites sur la rotation de la terre). Le même tracé sur la surface terrestre sera répété toutes les 24 heures. Cet aspect est explicité dans l'article précité de J. MASS.
On peut montrer, par ailleurs, que l'on peut obtenir une couverture optimisée des terres émergées si l'on adopte des paramètres d'orbite appropriés, par exemple:
.5 - angle d'inclinaison: 75 ~;
- noeud ascendant: 30~;

6 21 q357~
-- Anomalie moyenne: 0~;
Dans ce cas l'angle de site minimum est compris entre 20~ et 30~ (pour un réseau de satellites de 6 à 8 unités).
La liaison mobile peut s'effectuer dans les bandes Ku ou Ka. Pour fixer 5 les idées, et sans que cela soit en rien limitatif de la portée de l'invention, il sera supposé dans ce qui suit que l'on opère dans la bande Ka. Les liens de communication, par exemple l1, sont établis sur demande pour la largeur de bandedésirée, par exemple typiquement de 16 kbits/s à 2 Mbits/s entre n'importe quel terminal portable d'usager à l'état actif, par exemple T1, et une station terrestre de 0 commande appropliée ou station de t~rmin~le de trafic internationale, par exemple ST1. Cette dernière station ST1 achemine ensuite l'appel au travers d'un réseau public ou privé approprié, de manière à atteindre la destination finale désirée. La station ST1 établie ensuite l'acheminement inverse des "appels" entrants, au travers des réseaux terrestres, vers les terminaux portables d'usager T 1 ou T2. Ces terminaux peuvent être connectés entre eux par doubles sauts et un transit (ou plus) par des stations terrestres, par exemple ST1. Il est à noter que les délais de transit restent cependant inférieurs aux délais admis pour les satellites géostationnaires.
Les voies d' "appels" peuvent être des connexions classiques à base de circuits physiques commutés mais aussi, pour autant que les liens par satellites sont 20 concernés, ces voies d' "appels" peuvent être virtuelles, par exemple dans unsystème structuré de transmissions multiplexées asynchrones dites "ATM".
Pour fixer les idées, chaque satellite peut offrir une capacité équivalente à environ mille circuits 64 kbits, en duplex intégral, avec un simple répéteur transparent effectuant une translation en fréquence directe. Chaque satellite, par 25 exemple Satl, communique avec les terminaux portables d'usager, par exemple T1 ou T2, à l'aide d'un agencement d'antenne à balayage pour la réception et un autre agencement d'antenne à balayage pour la tr~n~mi.~ion. Dans un but de simplification, il n'a été représenté que l'agencement d'antenne de réception AS1.
Selon un aspect de l'invention, chacune des antennes génère un nombre ~o déterminé de pinceaux, par exemple Z0, référencés P1 à P20, dont la section est fortement ellipsoïdale. On supposera ci-après, sans que cela soit en rien limitatif de la portée de l'invention, que l'axe principal de l'ellipse est orthogonal au vecteur vélocité v du satellite Sat1. On suppose aussi que celui-ci est en mouvement du sud vers le nord au-dessus de la surface de la terre Te.

7 21 93~13 A priori, les empreintes des faisceaux, transmis et reçus, sont semblables. On suppose que ces faisceaux ont des polarisations croisées (orthogonales) et occupent des bandes de fréquence de largeur sensiblement égales.
Selon un aspect important, la bande globale de fréquences (typiquement 500 MHz) est subdivisée entre les différents pinceaux (par exemple 20), Pl à P20, en sous-bandes, Fl à F20. On va enfin supposer que chaque pinceau opère dans unesous-bande spécifique, contiguë à la sous-bande du pinceau adjacent (25 MHz, dans l'exemple décrit).
En mettant en oeuvre cette disposition et en modifiant la fréquence selon 0 une loi proportionnelle à la vélocité angulaire v du satellite Sat1, il est possible de réaliser une commutation automatique entre pinceaux bien que le satellite Sat1 soit en mouvement continu, ce sans blocage.
Par exemple, sur la figure 1 a, le terminal portable d'usager T1 fonctionne dans la sous-bande des fréquences F3 lorsque le satellite Satl est enposition 1. La liaison 11 est établie lorsque le terminal T1 se trouve dans l'empreinte du pinceau p3, correspondant à cette sous-bande F3. On modifie alors progressivement la fréquence de fonctionnement vers les fréquences de la sous-bande des fréquences F2. Le satellite Sat1 est supposé se déplacer du sud vers le nord. Les bandes de fréquences associées aux pinceaux P1 à P20, sont dans l'ordre F1 à F20, du sud au nord (dans l'exemple décrit). Il se peut d'ailleurs que la sous-bande F2 soit atteinte pendant la durée de la tr~nsmi.~sion et que l'on se trouve dans le pinceau P2, correspondant à cette sous-bande.
Il est à noter que ces dispositions ne présupposent aucun traitement de données à bord des satellites, par exemple du satellite Sat1, mais une simple variation de la fréquence utilisée au niveau de la station terrestre ST1 pendant la durée de la liaison 11 entre celle-ci et le terminal T1. Naturellement, le terminal T1 doit etre apte à suivre ces variations de fréquence reçue et d'émettre sur cettefréquence instantanée. Ce type de commutation ne nécessite aucune procédure de haut niveau, complexe à mettre en oeuvre et, d'autre part, se montre strictement non bloquant.
On vient de décrire la procédure de commutation entre pinceaux, P1 à
P20, du diagramme de rayonnement d'un même satellite, en l'occurrence du satellite Sat1. Cependant, lorsque le terminal T1 va se trouver dans le dernier pinceau, P20, du satellite Sat1, dont la sous-bande associée est F1, si la communication en cours 3~ n'est pas terminée, il va falloir organiser la commutation entre ce pinceau et le premier pinceau du satellite suivant, soit le satellite Sat2. Si les sous-bandes de -~1 93~73 _ 8 fréquences sont réparties de façon identique à celles du satellite Sat1, il seranécessaire de sauter brutalement de la sous-bande F1 à la sous-bande F20.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la répartition des sous-bandes du satellite Sat2 est organisée de telle manière qu'elles se présentent selon un ordre inverse, c'est-à-dire de la sous-bande de fréquences F20 à la sous-bande de fréquences Fl, du sud vers le nord (dans l'exemple décrit).
Les f1gures 2a et 2b illustrent schématiquement la commutation entre deux satellites consécutifs Satl et Sat2. Pour simplifier les dessins, on n'a pas représenté les stations terrestres. Les pinceaux correspondant aux sous-bandes 0 respectives F1 à F20 sont repérés P'1 à P'20Sur la f1gure 2a, les satellites, Sat1 et Sat2, sont représentés en position 3 dans leurs mouvements de rotation autour de la terre Te~ du sud vers le nord, avec la vitesse v. Le terminal T1 est situé dans l'empreinte du dernier pinceau, P1, du satellite Sat1 et fonctionne dans la sous-bande de fréquences Fl(liaison ll). Le premier pinceau, P'20, du satellite Sat2 peut recouvrir en tout ou partie le dernier pinceau, P1, du satellite Satl.
Les sous-bandes de fréquences associées à ces deux pinceaux, P1 et P'20 respectivement, étant identiques, la commutation entre les deux satellites, Sat1 et Sat2, peut s'effectuer simplement. Cette commutation peut être progressive, le terminal T1 pouvant recevoir des signaux des deux satellites, Sat1 et Sat2, comme il le sera explicité ci-après.
Sur la figure 2b, les satellites, Sat1 et Sat2, sont représentés en position 4 dans leurs mouvements de rotation autour de la terre Te. La liaison, référencée 12, est désormais réalisée exclusivement entre le terminal Tl et le satellite Sat2. On modifie alors progressivement la fréquence de fonctionnement vers, les fréquences de la sous-bande des fréquences F2 (et ainsi de suite, vers F3, etc.).
De façon à éviter les interférences entre pinceaux et à faciliter la commutation, le schéma d'accès dans chaque sous-bande peut s'effectuer, par exemple et sans que cela soit en rien limitatif de la portée de l'invention, selon le mode dit "AMDC" synchrone (Accès Multiple par Différence de Code), que ce soit en transmission ou en réception. Au niveau global des satellites, par exemple Sat1, le schéma sera du type "V-MRF-AMDC", c'est-à-dire Multiplexage par Répartition de Fréquence Variable ("MRF") entre pinceaux et "AMDC" à l'intérieur de chaque ~5 pinceau, c'est-à-dire dans une sous-bande de fréquence, par exemple F1. Le mode AMDC autorise un traitement efficace de canaux virtuels en mode de transmission - 21 ', 3S13 _ g multiplexé asynchrone ("ATM"). De plus, une grande variété de débits binaires peut etre traitée, à l'intérieur d'un même débit d'élément en "MRF", en mettant en oeuvre des gains de processus différents. Le mode "MRF" peut être remplacé par un mode équivalent, tel que le "MRT", ou multiplexage temporel, à étalement de spectre, pour la liaison aval (Station Terminale STl ~ satellite Satl ~ terminal Tl, voir figures la et lb), si nécessaire, par exemple pour une acquisition de fréquence et son suivi plus aisés.
En outre, la zone de couverture de chaque pinceau peut être subdivisée en sous-pinceaux, par exemple trois, comme illustré par la figure 3. Chaque pinceau, par exemple Pl, est subdivisé en trois sous-pinceaux, P1A à PlC, alignés sur l'axe principal ~1 de l'ellipse que forme la section de chaque pinceau. L'axe ~1 est orthogonal, comme il a été indiqué, à un axe ~ (petit axe de l'ellipse), parallèle au vecteur vitesse v . Chaque série de sous-pinceaux, par exemple P1A à P20A~ peut être générée par des antennes à balayage séparées, disposées en parallèle, toutes fonctionnant de manière identique.
Cette disposition s'avère particulièrement intéressante pour la liaison satellite-sol pour augmenter le gain d'antenne, diminuer la consommation de puissance de l'électronique embarquée et diminuer la densité spectrale de puissance interférant avec les systèmes géostationnaires.
Une autre amélioration consiste à rétrécir les pinceaux et sous-pinceaux à un seul usager actif, c'est-à-dire à individualiser le balayage de fréquence àl'usager. Si on se reporte de nouveau à la figure la, cela revient à utiliser une fréquence centrale de la sous-bande légèrement différente, soit F'3, pour le spectre à
étalement de fréquence du terminal T2, par exemple, bien que la même procédure 2s de balayage en fréquence soit appliquée à ce terminal T2.
Ce perfectionnement ne complique ni même ne modifie l'antenne embarquée, mais offre un gain d'environ 3 dB dans le bilan de liaison et rend absolument lisse la poursuite en fréquence par les terminaux mobile d'usagers.
Il est naturellement nécessaire de mettre en oeuvre une syntonisation de -,o fréquence plus fine par usager, mais la complexité éventuelle qui en résulte est rejetée au niveau des stations terminales terrestres.
On constate également une légère dégradation due au recouvrement imparfait des spectres "AMDC" qui ne sont plus complètement synchrones.
Cependant des usagers très proches (par exemple Tl et T2, sur la figure la) sont~s quasi-synchrones et des usagers distants peuvent être discriminés par des gains lo 21 935, 3 d'antennes différents à des fréquences distinctes, ce qui conduit à une réjection de bruits propres comprise entre les niveaux "AMDC" synchrones et asynchrones.
Pendant le mouvement orbital du satellite, les terminaux mobiles d'usagers doivent poursuivre le pinceau, que ce soit en réception ou en transmission. Les figures 4a à 4c illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un terminal avec son antenne.
Le terminal comprend deux antennes planes, A1 l et A12. Ces antennes, A1 1 et A12, sont des antennes à balayage. Elles sont disposées sur des supports, Sup1 et Sup2, respectivement. Ces supports peuvent être constitués par des boîtiers o comportant les circuits électroniques habituels de réception des signaux, d'émission et de traitement de ceux-ci.
Sur la figure 4a, on a représenté le terminal T1 en mode actif, c'est-à-dire avec ses antennes, Al1 et A12, déployées.
La poursuite du satellite, compte-tenu des dispositions qui viennent d'être rappelées, peut s'effectue dans un simple plan, avec une très faible erreur, et non dans un volume. Ce plan est déterminé simplement, si l'on connâît les caractéristiques des orbites des satellites (qui sont répétitives), l'heure et la position du terminal d'usager mobile sur la surface du globe terrestre Te. Des circuits de calcul bien connus peuvent être utilisés à cette fin.
Chaque antenne, A11 et A12, est alignée avec une direction orthogonale au plan de l'antenne. La surface des deux supports, Sup1 et Sup2, forme un plan unique et les antennes, A11 et A12, sont inclinées d'un même angle o~ par rapport à
ce plan un1que.
Selon un aspect avantageux de l'invention, chaque antenne, A11 et A12, est reliée à des circuits distincts d'émission et de réception.
Si on considère tout d'abord le mode "réception", deux cas se présentent:
- Lorsque le satellite, par exemple Sat1 (voir figures la ou lb), se trouve sensiblement au zénith, les deux antennes, A11 et A12, reçoivent le même signal, en provenance du même satellite Sat1. La figure 5a illustre schématiquement ce cas. Les signaux reçus sont transmis aux entrées de deux circuits d'entrée habituels, représentés par de simples amplificateurs, A1 et A2, respectivement.
Chaque voie peut être utilisée séparément, mais les signaux peuvent être combinés avantageusement par un circuit mélangeur Mel, ce qui permet d'obtenir un signal de ~5 sortie Vs de meilleure qualité. Cette combinaison est effectuée au niveau de la démodulation. Le signal Vs est ensuite traité de façon connue.

_ 11 2t'~/3 - Lors de la commutation entre satellites contigus (voir figures 2a et 2b), chaque antenne, All et A12, reçoit le même signal, quant à son contenu, mais en provenance de satellites différents. Dans l'exemple illustré par la figure 5b, l'antenne All reçoit le signal en provenance du satellite Satl et l'antenne A12 du 5 satellite Sat2. Les deux liens de transmission ll (voir f1gure lb, par exemple) et 12 (voir figure 2b, par exemple) restent sous la commande de la même station terrestre terminale, par exemple STl (figures la et lb). La puissance reçue est additionnée par le circuit Mel, comme précédemment. Cette technique est connue sous le nom de "techniques de diversité" et est applicable au mode "AMDC". De cette façon, la o commutation entre satellite s'effectue sans discontinuité.
Pour la transmission, une procédure similaire peut être mise en oeuvre.
Il est nécessaire alors de disposer de deux amplificateurs de puissance dans le terminal (amplificateur d'attaque des antennes).
Puisqu'il n'est nécessaire d'effectuer la poursuite du ou des satellite(s) 5 que dans un seul plan et non en trois dimensions, il est possible d'optimiser la configuration de l'antenne, ou plus précisément des antennes des terminaux mobiles d'usagers. Il est en particulier possible de minimi~er les pertes de balayage etd'obtenir un diagramme de rayonnement, tout en autorisant une commutation aisée,inter-pinceaux d'un même satellite (par exemple Sat1) ou inter-satellites (par 20 exemple figures 2b ou 4a: Sat1 à Sat2).
L'antenne peut être repliée, lorsque le terminal T1 passe du mode actif au mode passif.
Les f1gures 4b et 4c illustrent deux étapes du repliement des antennes A1l et A12. Tout d'abord, les antennes sont rabattues sur le plan unique formé par 25 les faces supérieures des supports, Sup1 et Sup2. Ceux-ci peuvent être à leur tour repliés autour d'un axe charnière ~r (f1gure 4b), rabattus, tête-bêche, l'un sur l'autre, et verrouillés dans cette position (figure 4c). Pour obtenir ces résultats, des organes mécaniques bien connus peuvent être utilisés: charnières, etc.
En mode passif, les terminaux mobiles d'usagers, par exemple Tl, ne 30 peuvent qu'etre appelés (mode dit "paging" selon la terminologie anglo-saxonne). Il est possible de mettre en oeuvre la même procédure de multiplexage "AMDC", soit par une utilisation partielle des antennes planes repliées, A11 et A12, soit à l'aide d'une antenne auxiliaire (non représentée).
Le déploiement correct, comme il a été indiqué peut s'effectuer de façon .~ simple, puisqu'on connâît les caractéristiques orbitales des satellites du réseau. Ces données peuvent être enregistrées dans des tables (mémoires de type programmable 12 2 ~ 9 3 " 3 ou PROM par exemple). Il est également nécessaire de connaître, au moins approximativement, l'heure et la localisation du terminal T1.
Une procédure initiale (par utilisation des informations précédentes:
heures, localisation, etlou signaux de données de radiodiffusion en provenance des satellites) permet un réglage fin de l'orientation, de la fréquence d'utilisation ainsi que la création d'une voie de signalisation à l'intérieur de la bande "AMDC"
(associée à un bas débit d'information par usager).
Au niveau des satellites, il existe de nombreuses solutions pour la poursuite de la station terminale terrestre: réflecteur orientable mécaniquement, 0 antenne réseau à commande phase, agencement à alimentation multiple à based'une matrice de Butler ou antenne à balayage de fréquence d'un autre type. On peut mettre en oeuvre une procédure de poursuite et de commutation autonome, similaire à celle des terminaux.
Dans un mode de réalisation préfére, chaque station terminale terrestre (par exemple ST1, figures la et lb) comprend au moins une antenne double (par exemple des paraboles) par orbite de satellite en vue. Cette disposition autorise une commutation plus graduelle. Chaque station est responsable de l'attribution correcte des voies de communication dans les sous-bandes (c'est-à-dire les pinceaux et fréquences, incluant le balayage de fréquence pour compenser le mouvement orbital des satellites), et dans les sous-bandes, des codes appropriés "AMDC" pour les procédures d'initialisation et des voies de sign~ ation pour les terminaux mobiles d'usagers. Elles sont également responsables du raccordement aux réseaux publicsou privés, de l'a~lmini~tration de la localisation des terminaux en mode actif et des caractéristiques du trafic, conjointement avec d'autres stations terminales, ainsi que toutes autres fonctions nécessaires à des opérations correctes.
Il est bien connu, par ailleurs, que l'un des problèmes majeurs rencontrés avec les systèmes de satellites sur des orbites plus basses que les satellites ses systèmes géostationnaires, sont les interférences et la coordination avec les autres systèmes, autant géostationnaires que non-géostationnaires.
En ce qui concerne les systèmes similaires de satellites non-géostationnaires, il suffit d'utiliser des phases d'orbites de satellites différentes et/ou des traces sur le sol terrestres différentes.
En ce qui concerne les satellites géostationnaires, travaillant dans les mêmes bandes de fréquences, il est nécessaire de contrôler les interférences .5 mutuelles comme expliqué ci-après.

~ _ 13 21 9:)573 L'un des buts que se fixe le système selon l'invention, comme il a été
indiqué, est de résoudre ce problème.
Le cas le plus critique, par rapport aux systèmes géostationnaires est naturellement l'interférence des signaux descendants (satellite-terre), très puissants, 5 atteignant les terminaux fonctionnant en coopération avec les satellites géostationnaires. La 'IPuissance Isotropique Rayonnée Equivalente" ou "PIRE" esttrès importante puisqu'il s'agit de communiquer avec des terminaux portables de très petites tailles, dont les antennes, même déployées ont une surface très faible.
En outre, du fait de latitude plus basse que celle des satellites géostationnaires, les lo signaux subissent une atténuation plus faible.
On peut, cependant, observer que les satellites du système selon l'invention interfèrent pendant une partie très limitée de leur orbite (à proximité de l'équateur, typiquement entre -9~ et +9~ de latitude) et selon une figure d'interférence présentant sensiblement un "diagramme en banane", comme illustré
15 par la figure 6. Cette dernière figure illustre deux diagrammes Dial et Dia2, pour deux positions distinctes d'un satellite, par exemple le satellite Satl. L'épaisseur de ce "diagramme en banane" dépend de divers paramètres: notamment les performances de réception en de hors de l'axe de réception de plus grande sensibilité des terminaux (appartenant au système géostationnaire) et le niveau des 20 signaux (densité spectrale de puissance) du système selon l'invention comparé au signal nominal provenant des satellites géostationnaires.
Si on considère que ces interférences à "diagramme en banane" ont une forme très proche des empreintes des pinceaux et qu'elles se déplacent d'autant plus rapidement qu'elles ont une surface plus importante (c'est-à-dire lorsque l'on 25 s'approche des latitudes + 9~ précitées), une contre-mesure très simple, et cependant effiçace, pour éviter les interférences indésirables peut être adoptée. La plus simple est de supprimer le ou les pinceau(x) correspondant à l'interférence à "diagramme en banane". Les positions de ces pinceaux peuvent être connues a priori puisqu'elles dépendent de la position instantanée des satellites, positions qui sont naturellement .o connues en permanence. L'opération de suppression des pinceaux en cause est simple, du fait des caractéristiques de balayage en fréquence de l'antenne du satellite. Il suffit d'interrompre, au niveau de la station terminal terrestre (par exemple STl) commandant le ou les satellite(s) les sous-bandes de fréquences correspondant aux pinceaux à supprimer.
~5 Des travaux internationaux de standardisation sont exposés dans publications suivantes:

- l~ 21'~3S73 - "ITU-RRecommandation 580-2";
- "ITU-R Special Committee Results on Coordination between Geostationary and Non-Geostationary Satellite System".
Compte-tenu des travaux de standardisation rappelés ci-dessus, d'une 5 part, et des caractéristiques de résistance aux interférences du mode "AMDC", d'autre part, la durée de telles interruptions serait d'environ 2 à 3 minutes toutes les 2 heures (il est d'ailleurs probable que la voie de sign~ tion reste quand même active), ce dans le pire des cas, c'est-à-dire pour un anneau continu de satellites le long d'un arc géostationnaire, tous fonctionnant dans la même bande de fréquenceo que les satellites du système selon l'invention. La non-disponibilité résultante (environ 2% des intervalles de temps prévisibles) est alors comparable à la non-disponibilité due à l'atténuation en cas de pluie (environ 1% des intervalles detemps prévisibles) est bien meilleure que la non disponibilité due aux occultations tolérées pour les systèmes terrestres mobiles.
Ces hypothèses ont été retenues pour un système de 6 à 8 satellites. Les interférences pourraient être entièrement évitées si on recourt à un nombre plusimportant de satellites: 10 à 15 par exemple.
Une autre voie pour résoudre le problème des interférences est basée sur le fait que, dans chaque zone, seul un sous-ensemble de sous-bandes de fréquences 20 peut interférer avec les systèmes de satellites géostationnaires (en l'occurrence seulement les sous-bandes correspondant à un angle de balayage sous lequel les "diagrammes en de bananes" sont générées, c'est-à-dire lorsque le satellite se trouve entre les latitudes -9~ et +9~). La coordination de fréquences pourrait être limitée à
ce seul ensemble de sous-bandes, qui peut être choisi dans la portion la moins 25 critique du spectre (par exemple en marge de la bande attribuée aux transpondeurs géostationnaires ou en tenant compte de la position réelle courante des coordonnées des satellites et des fréquences au lieu de l'hypothèse pessimiste précitée, c'est-à-dire celle d'un anneau continu de satellites).
D'autres méthodes et/ou combinaisons de méthodes peuvent être 30 également mise en oeuvre.
On va maintenant expliciter de façon plus détaillée les différents paramètres associés aux satellites du réseau composant la partie spatia]e du système.
Comme il a été indiqué, les orbites sont circulaires et inclinées avec une période nodale de 8 heures sidérales (28721l~) (synchronisation triple sur ~a rotation ~5 de la terre). Le même tracé sur la surface terrestre est répété toutes les 24 heures.

15 219~$~7~

Cependant, pour compenser la dérive longitudinale du noeud ascendant, il est nécessaire d'adopter une période orbitale légèrement plus courte.
On obtient une couverture optimisée des terres émergées si l'on adopte des paramètres d'orbite appropriés, par exemple:
- angle d'inclinaison: 75 ~;
- noeud ascendant: 30~;
- Anomalie moyenne: 0~;
- Période orbitale: environ 28714" (au lieu de 28721" théoriques);
- altitude: 13901 km.
0 Dans ce cas l'angle de site minimum est compris entre 20~ et 30~ (pour un réseau de satellites de 6 à 8 unités).
Naturellement les satellites du réseau, par exemple 6 minimum, sont régulièrement espacés. Cependant, puisque les satellites, pris dans leur ensemble, ont un mouvement apparent comparable à la reptation d'un serpent, pour un observateur terrestre, il arrive que la "tête" et de la "queue" ne se recouvre pas correctement pendant une demi-heure par jour, aux latitudes tempérées. Aussi, pour éviter cet inconvénient, il est nécessaire de prévoir au moins un satellite supplémentaire, soit 7 satellites pour le réseau.
Pour fixer les idées, en se plaçant dans l'hypothèse de 7 satellites, les paramètres d'orbites sont les suivants:

Satellite N~:Noeuds ascendantsAnomalies droites:
120~ 90~
2 90~ 180~
3 60~ _90O
3 () international. The orbits are circular and inclined, with a nodal period of 8 sidereal hours (that is to say triple synchronization with the rotation of the earth).
The satellites of the aforementioned network systematically repeat the same plot on above the earth every 24 hours, as explained in the article by J. MASS:
"Triply Geosynchronous Orbits for Mobile Communications", published in "15th : ~ AI ~ A Conference on Communication Satellite Systems "", San Diego, 1994, pages 1220-1226. The satellites, in minimum number of six, but preferably of 3 21 ~ 3573 seven, must additionally meet a number of additional criteria as will be shown below.
User portable terminals can be in active mode when their antennas are deployed and controlled by a command station 5 appropriate through a "control link" or, conversely, in passive mode.
In this mode, they can only be called (so-called "paged" mode according to the Anglo-Saxon terminology).
According to an important characteristic of the invention, scanning antennas, on satellites and in portable terminals. In addition, the 0 global frequency band is subdivided, in narrow beams, into contiguous bands, in a preferred embodiment. In what follows, these narrow beams will be called "brushes". We can therefore establish, in portable terminals, a very simple automatic switching mode (without blocking) between brushes, although the satellite is in motion. Just perform 15 an antenna scan command, for example a frequency scan, in ~ a preferred embodiment. According to this mode, the frequency used for the communication link.
Switching from one satellite to another takes place using a method similar. Still in a preferred embodiment, two consecutive satellites 20 sweep the same area of coverage using brushes whose sub-bands of frequency are organized in reverse order. This arrangement allows a t ~ rmin ~ l given to stay in the same frequency sub-band, during the transition from one satellite to another.
Finally, measures are taken to avoid, as much as possible, 25 any interference with already existing systems operating in the same bands frequency, including geostationary satellite systems.
The subject of the invention is therefore a method of transmitting signals via a network of satellites between at least one fixed earth station and user terminals, the satellites being rotated 30 around the terrestrial globe in circular orbits and at fixed speed, the orbits being inclined with respect to the equator and of radius smaller than that of geostationary orbits, the satellites being in triple synchronization with rotation of the terrestrial globe, each satellite comprising an arrangement of antennas making it possible to generate at least one beam with a directed radiation diagram ~ 5 towards the surface of the terrestrial globe and associated with a frequency band of width determined, characterized in that it comprises at least the following stages:

'~ 4 21 ~ 3 ~ i13 - partitioning of said beam into a determined number of contiguous brushes, each being associated with a frequency sub-band, subdivision of said bandwidth of determined width;
- establishment of a communication link, according to at least one s direction, between one of said land terminal stations and one of said terminals to use, via one of said network satellites, by using a frequency instant of transmission included in a first frequency sub-band associated with a first brush, the latter illl] min ~ nt said user terminal to the instant of overflight thereof by this satellite;
o - and progressive shift of said tran frequency ~ mi. ~. ~ instantaneous ion, for the duration of the communication link, to the frequency sub-band next associated with the adjacent brush and a rhythm proportional to said speed of determined rotation, so as to compensate for said movement and to allow said satellite to continue.
The invention also relates to a signal transmission system.
via a network of satellites between a fixed earth station providing implement the process.
The method and the system implementing the method therefore allow all at the same time to reduce the number of satellites required, to offer a large link capacity, particularly in terms of speed, and reduce the complexity of on-board equipment and that of portable terminals. There is not, in particular of need for inter-satellite communications and switching procedures portable terminals are reduced to a minimum.
The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear on reading the description which follows with reference to the appended figures, and among which:
- Figures la and lb schematically illustrate a transmission of radio signals via a satellite network enke a fixed earth station and portable terminals, according to the method of the invention;
3 () - Figures 2a and 2b illustrate switching between two satellites consecutive;
- Figure 3 illustrates a detail of the conforming transmission beams to the invention;
- Figures 4a to 4c schematically illustrate an example .5 arrangement of portable terminal antennas, in deployed and folded positions, respectively;

5 ~ l 93 l73 - Figures Sa and 5b illustrate two modes of reception of the terminals user mobiles;
- Figure 6 illustrates two examples of interference diagrams with a tr ~ n.cmi.csion system by geostationary satellites;
- Figure 7 is a diagram illustrating the land cover of a example of a network of satellites of the system according to the invention;
- Figure 8 illustrates the frequency variation as a function of the time of the signals received over a fixed point on the earth;
- Figure 9 illustrates the allocation of frequency bands between users according to an alternative embodiment for which the beams are virtual;
- Figure 10 illustrates an example of architecture of a compliant satellite to the invention.
The process of the invention will now be described in detail.
As noted, the land portion consists of a large number broadband portable user terminals and control stations for satellites Figures la and lb schematically illustrate the tran. ~ Mi ~ sion of radio signals via a satellite network between a f1xe ST1 terminal and land station and termin ~ llx of mobile users, only two of which have been referenced: T1 and T2. Naturally, the system can include several stations terrestrial. It also includes remote control stations, telemetry and ordered. These aspects are well known and there is no need to describe them further.
Although only one Sat1 satellite has been represented, it is clear that, for cover a given region of the earth at all times, since satellites do not are not geostationary, it is necessary to provide several satellites, preferably six to eight satellites. The precise characteristics of the orbits and the land cover provided will be explained later. We recall briefly that the orbits are circular and inclined with a nodal period of 8 sidereal hours (triple synchronization of the satellites on the rotation of the earth). The same tracing on the earth's surface will be repeated every 24 hours. This aspect is explained in the aforementioned article by J. MASS.
We can also show that we can get coverage optimization of emerged land if we adopt appropriate orbit parameters, by example:
.5 - tilt angle: 75 ~;
- ascending node: 30 ~;

6 21 q357 ~
-- Average anomaly: 0 ~;
In this case the minimum elevation angle is between 20 ~ and 30 ~ (for a satellite network of 6 to 8 units).
The mobile link can take place in the Ku or Ka bands. To fix 5 the ideas, and without this in any way limiting the scope of the invention, it will be assumed in what follows that we operate in the Ka band. The links of communication, for example l1, are established on request for the desired bandwidth, for example typically from 16 kbits / s to 2 Mbits / s between any portable user terminal in the active state, for example T1, and a ground station for 0 appropriate command or international traffic terminal, for example ST1. This last station ST1 then routes the call through a network public or private appropriate, so as to reach the desired final destination. The ST1 station then establishes the reverse routing of incoming "calls", through terrestrial networks, to portable user terminals T 1 or T2. These terminals can be connected to each other by double hops and a transit (or more) by earth stations, for example ST1. It should be noted that transit times however, remain below the time allowed for geostationary satellites.
The "call" channels can be conventional connections based on switched physical circuits but also, as long as the satellite links are 20 concerned, these "call" channels can be virtual, for example in a structured asynchronous multiplexed transmission system called "ATM".
To fix the ideas, each satellite can offer an equivalent capacity at around one thousand 64 kbit circuits, in full duplex, with a single repeater transparent translating in direct frequency. Each satellite, by 25 example Satl, communicates with the portable user terminals, for example T1 or T2, using a scanning antenna arrangement for reception and another scanning antenna arrangement for tr ~ n ~ mi. ~ ion. In order to simplification, only the AS1 receiving antenna arrangement has been shown.
According to one aspect of the invention, each of the antennas generates a number ~ o determined by brushes, for example Z0, referenced P1 to P20, the section of which is strongly ellipsoidal. We will assume below, without this being in any way limiting of the scope of the invention, that the main axis of the ellipse is orthogonal to the vector velocity v of Sat1 satellite. We also assume that it is moving from the south north above the surface of the earth Te.

7 21 93 ~ 13 A priori, the imprints of the beams, transmitted and received, are alike. It is assumed that these beams have crossed polarizations (orthogonal) and occupy frequency bands of substantially equal width.
In one important aspect, the overall frequency band (typically 500 MHz) is subdivided between the different brushes (for example 20), Pl to P20, in sub-bands, F1 to F20. We will finally assume that each brush operates in a specific sub-band, contiguous to the adjacent brush sub-band (25 MHz, in the example described).
By implementing this provision and by modifying the frequency according to 0 a law proportional to the angular velocity v of the satellite Sat1, it is possible to perform an automatic switch between brushes even though the Sat1 satellite is in continuous movement, without blocking.
For example, in FIG. 1 a, the portable user terminal T1 operates in the sub-band of frequencies F3 when the satellite Satl is in position 1. The link 11 is established when the terminal T1 is in the footprint of the brush p3, corresponding to this sub-band F3. We then modify gradually the operating frequency towards the frequencies of the frequency sub-band F2. Sat1 satellite is expected to move from south to the North. The frequency bands associated with the brushes P1 to P20, are in order F1 to F20, from south to north (in the example described). It may also be that the sub-band F2 is reached during the duration of the tr ~ nsmi. ~ sion and that one is in the brush P2, corresponding to this sub-band.
It should be noted that these provisions do not presuppose any processing of data on board satellites, for example Sat1 satellite, but a simple variation of the frequency used at the level of the earth station ST1 during the duration of the link 11 between the latter and the terminal T1. Naturally, the T1 terminal must be able to follow these received frequency variations and to transmit on this instantaneous frequency. This type of switching does not require any high level, complex to implement and, on the other hand, shows itself strictly not blocking.
We have just described the switching procedure between brushes, P1 to P20, of the radiation pattern of the same satellite, in this case the satellite Sat1. However, when the terminal T1 is in the last brush, P20, Sat1 satellite, whose associated sub-band is F1, if the communication in progress 3 ~ is not finished, we will have to organize the switching between this brush and the first brush of the next satellite, the Sat2 satellite. If the sub-bands of - ~ 1 93 ~ 73 _ 8 frequencies are distributed identically to those of the Sat1 satellite, it will be necessary to jump abruptly from sub-band F1 to sub-band F20.
In a preferred embodiment of the invention, the distribution of Sat2 satellite subbands are organized so that they appear in reverse order, i.e. from the F20 frequency sub-band to the frequency band F1, from south to north (in the example described).
Figures 2a and 2b schematically illustrate the switching between two consecutive satellites Satl and Sat2. To simplify the drawings, we do not have represented the earth stations. The brushes corresponding to the sub-bands 0 respectively F1 to F20 are marked P'1 to P'20 On f1gure 2a, the satellites, Sat1 and Sat2, are represented by position 3 in their rotational movements around the earth Te ~ from south to north, with speed v. Terminal T1 is located in the footprint of the last brush, P1, from satellite Sat1 and operates in the frequency sub-band F1 (link ll). The first brush, P'20, of the Sat2 satellite can cover all or part of the last brush, P1, from the Satl satellite.
The frequency sub-bands associated with these two brushes, P1 and P'20 respectively, being identical, the switching between the two satellites, Sat1 and Sat2, can be done simply. This switching can be progressive, the terminal T1 capable of receiving signals from the two satellites, Sat1 and Sat2, such as it will be explained below.
In FIG. 2b, the satellites, Sat1 and Sat2, are represented by position 4 in their rotational movements around the earth Te. The link, referenced 12, is now carried out exclusively between the terminal Tl and the Sat2 satellite. The operating frequency is then gradually modified towards, the frequencies of the sub-band of frequencies F2 (and so on, towards F3, etc.).
In order to avoid interference between brushes and to facilitate switching, the access scheme in each sub-band can be performed, by example and without this being in any way limiting of the scope of the invention, according to the synchronous "AMDC" mode (Multiple Access by Code Difference), whether in transmission or reception. At the global level of satellites, for example Sat1, the diagram will be of the "V-MRF-AMDC" type, that is to say Multiplexing by Distribution Variable Frequency ("MRF") between brushes and "AMDC" inside each ~ 5 brush, that is to say in a frequency sub-band, for example F1. The mode AMDC allows efficient processing of virtual channels in transmission mode - 21 ', 3S13 _ g asynchronous multiplexed ("ATM"). In addition, a wide variety of bit rates can be treated, within the same element flow in "MRF", by setting makes gains from different processes. The "MRF" mode can be replaced by a equivalent mode, such as "MRT", or time division multiplexing, spectrum, for the downstream link (Terminal Station STl ~ satellite Satl ~ terminal Tl, see Figures la and lb), if necessary, for example for frequency acquisition and its easier follow-up.
In addition, the coverage area of each brush can be subdivided in sub-brushes, for example three, as illustrated in Figure 3. Each brush, for example Pl, is subdivided into three sub-brushes, P1A to PlC, aligned on the main axis ~ 1 of the ellipse that forms the section of each brush. The axis ~ 1 is orthogonal, as indicated, to an axis ~ (minor axis of the ellipse), parallel at the velocity vector v. Each series of sub-brushes, for example P1A to P20A ~ can be generated by separate scanning antennas, arranged in parallel, all operating identically.
This arrangement is particularly advantageous for the connection satellite-to-ground to increase the antenna gain, decrease the consumption of power of the on-board electronics and decrease the power spectral density interfering with geostationary systems.
Another improvement is to shrink the brushes and sub-brushes to a single active user, i.e. to individualize the frequency sweep to the user. If we refer again to figure la, this amounts to using a slightly different center frequency of the sub-band, ie F'3, for the spectrum at frequency spreading of terminal T2, for example, although the same procedure 2s of frequency sweep is applied to this terminal T2.
This improvement does not complicate or even modify the antenna onboard, but offers a gain of around 3 dB in the link budget and makes absolutely smooth frequency tracking by mobile user terminals.
It is naturally necessary to implement a tuning of -, o finer frequency per user, but the possible complexity that results is rejected at terrestrial terminal stations.
There is also a slight degradation due to recovery imperfect spectra "AMDC" which are no longer completely synchronous.
However, very close users (for example Tl and T2, in FIG. La) are ~ s almost synchronous and distant users can be discriminated by gains lo 21 935, 3 different antennas at separate frequencies, which leads to rejection of own noises between synchronous and asynchronous "AMDC" levels.
During the orbital movement of the satellite, the mobile terminals of users must continue the brush, whether in reception or in transmission. Figures 4a to 4c schematically illustrates an example of creation of a terminal with its antenna.
The terminal includes two planar antennas, A1 l and A12. These antennas, A1 1 and A12 are scanning antennas. They are arranged on supports, Sup1 and Sup2, respectively. These supports can be constituted by boxes o comprising the usual electronic circuits for receiving signals, transmitting and processing them.
In FIG. 4a, the terminal T1 has been represented in active mode, that is to say say with its antennas, Al1 and A12, deployed.
The pursuit of the satellite, taking into account the provisions which come to be called back, can be done in a simple plan, with a very small error, and not in a volume. This plan is determined simply, if we know the characteristics of satellite orbits (which are repetitive), time and position of the mobile user terminal on the surface of the terrestrial globe Te. Circuits of well known calculations can be used for this purpose.
Each antenna, A11 and A12, is aligned with an orthogonal direction in the plane of the antenna. The surface of the two supports, Sup1 and Sup2, forms a plane single and the antennas, A11 and A12, are inclined at the same angle o ~ relative to this unique plan.
According to an advantageous aspect of the invention, each antenna, A11 and A12, is connected to separate transmit and receive circuits.
If we first consider the "reception" mode, two cases arise present:
- When the satellite, for example Sat1 (see figures la or lb), found substantially at the zenith, the two antennas, A11 and A12, receive the same signal, from the same Sat1 satellite. Figure 5a schematically illustrates this case. The signals received are transmitted to the inputs of two input circuits usual, represented by simple amplifiers, A1 and A2, respectively.
Each channel can be used separately, but signals can be combined advantageously by a Mel mixer circuit, which makes it possible to obtain a signal of ~ 5 Vs output of better quality. This combination is performed at the demodulation. The signal Vs is then processed in a known manner.

_ 11 2t '~ / 3 - When switching between contiguous satellites (see Figures 2a and 2b), each antenna, All and A12, receives the same signal, as for its content, but from different satellites. In the example illustrated in Figure 5b, the All antenna receives the signal from the Satl satellite and the A12 antenna from the 5 Sat2 satellite. The two transmission links ll (see f1gure lb, for example) and 12 (see Figure 2b, for example) remain under the control of the same earth station terminal, for example STl (Figures la and lb). The received power is added by the Mel circuit, as before. This technique is known as of "diversity techniques" and is applicable to the "AMDC" mode. In this way, the o switching between satellites is carried out without discontinuity.
For the transmission, a similar procedure can be implemented.
It is then necessary to have two power amplifiers in the terminal (antenna amplifier).
Since there is no need to track the satellite (s) 5 that in a single plane and not in three dimensions, it is possible to optimize the configuration of the antenna, or more precisely of the antennas of mobile terminals of users. It is in particular possible to minimize the erasing losses and to obtain a radiation diagram, while allowing easy, inter-brush switching of the same satellite (for example Sat1) or inter-satellites (by 20 example figures 2b or 4a: Sat1 to Sat2).
The antenna can be folded back when the terminal T1 switches from active mode in passive mode.
Figures 4b and 4c illustrate two stages of antenna folding A1l and A12. First, the antennas are folded down on the single plane formed by 25 the upper faces of the supports, Sup1 and Sup2. These can be in turn folded around a hinge axis ~ r (f1gure 4b), folded, head to tail, one on the other, and locked in this position (Figure 4c). To achieve these results, organs well known mechanics can be used: hinges, etc.
In passive mode, the mobile user terminals, for example Tl, do not 30 can only be called (so-called "paging" mode according to Anglo-Saxon terminology). he it is possible to implement the same "AMDC" multiplexing procedure, ie by a partial use of the folded flat antennas, A11 and A12, either using an auxiliary antenna (not shown).
Proper deployment, as noted, can be accomplished . ~ simple, since we know the orbital characteristics of the satellites in the network. These data can be saved in tables (programmable type memories 12 2 ~ 9 3 "3 or PROM for example). It is also necessary to know, at least approximately, the time and location of terminal T1.
An initial procedure (using the previous information:
times, location, and / or broadcast data signals from satellites) allows fine adjustment of orientation, frequency of use and that the creation of a signaling channel inside the "AMDC" band (associated with a low flow of information per user).
At the satellite level, there are many solutions for continuation of the terrestrial terminal station: mechanically adjustable reflector, 0 phase control array antenna, multiple feed arrangement based on a Butler matrix or other type of frequency sweep antenna. We can implement an autonomous tracking and switching procedure, similar to that of terminals.
In a preferred embodiment, each terrestrial terminal station (for example ST1, FIGS. 1a and 1b) comprises at least one double antenna (for example of satellite dishes) by satellite orbit in sight. This provision allows a more gradual switching. Each station is responsible for the correct allocation communication channels in the sub-bands (i.e. brushes and frequencies, including frequency sweep to compensate for orbital motion satellites), and in the sub-bands, appropriate "AMDC" codes for initialization procedures and sign ~ ation channels for mobile terminals of users. They are also responsible for connecting to public or private networks, for determining the location of terminals in active mode and for traffic characteristics, together with other terminal stations, as well as all other functions necessary for correct operations.
It is well known, moreover, that one of the major problems encountered with satellite systems on lower orbits than satellites its geostationary systems, are interference and coordination with other systems, both geostationary and non-geostationary.
With regard to similar non-satellite systems geostationary, just use phases of different satellite orbits and / or different ground traces.
With regard to geostationary satellites, working in same frequency bands, it is necessary to control interference .5 mutuals as explained below.

~ _ 13 21 9:) 573 One of the aims of the system according to the invention, as has been indicated, is to solve this problem.
The most critical case, compared to geostationary systems is naturally the interference of very powerful downlink signals (satellite-to-earth), 5 reaching terminals operating in cooperation with satellites geostationaries. The "Equivalent Isotropic Radiated Power" or "EIRP" is very important since it involves communicating with portable terminals of very small sizes, including the antennas, even when deployed, have a very small surface.
In addition, due to the lower latitude than that of geostationary satellites, the lo signals undergo a weaker attenuation.
It can, however, be observed that the satellites of the system according to the invention interferes during a very limited part of their orbit (near the equator, typically between -9 ~ and + 9 ~ latitude) and according to a figure of interference substantially presenting a "banana diagram", as illustrated 15 by FIG. 6. This last figure illustrates two diagrams Dial and Dia2, for two distinct positions of a satellite, for example the Satl satellite. The thickness of this "banana diagram" depends on various parameters: in particular the reception performance outside of the reception axis of greater sensitivity of the terminals (belonging to the geostationary system) and the level of 20 signals (power spectral density) of the system according to the invention compared to nominal signal from geostationary satellites.
If we consider that these "banana diagram" interferences have a form very close to the brush marks and they move all the more quickly that they have a larger surface (i.e. when we 25 approaches latitudes + 9 ~ above), a very simple countermeasure, and yet effective, to avoid unwanted interference can be adopted. The simplest is to remove the brush (es) corresponding to the interference in "diagram banana ". The positions of these brushes can be known a priori since they depend on the instantaneous position of the satellites, positions which are naturally .o permanently known. The brush removal operation in question is simple, due to the frequency scanning characteristics of the antenna satellite. It is enough to interrupt, at the land terminal station (by example STl) controlling the satellite (s) the frequency sub-bands corresponding to the brushes to be deleted.
~ 5 International standardization works are exposed in following publications:

- l ~ 21 '~ 3S73 - "ITU-RRecommandation 580-2";
- "ITU-R Special Committee Results on Coordination between Geostationary and Non-Geostationary Satellite System ".
Given the standardization work mentioned above, a 5 part, and characteristics of resistance to interference of the "AMDC" mode, on the other hand, the duration of such interruptions would be approximately 2 to 3 minutes every 2 hours (it is moreover likely that the sign ~ tion route will still remain active), in the worst case, i.e. for a continuous ring of satellites the along a geostationary arc, all operating in the same frequency band as the satellites of the system according to the invention. The resulting unavailability (approximately 2% of the foreseeable time intervals) is then comparable to the non-availability due to the attenuation in the event of rain (approximately 1% of the foreseeable time intervals) is much better than the non availability due to the occultations tolerated for land mobile systems.
These hypotheses have been retained for a system of 6 to 8 satellites. The Interference could be entirely avoided if a greater number of satellites are used: 10 to 15 for example.
Another way to solve the interference problem is based on the fact that, in each zone, only a subset of frequency sub-bands 20 may interfere with geostationary satellite systems (in this case only the sub-bands corresponding to a scanning angle at which the "banana diagrams" are generated, that is, when the satellite is located between latitudes -9 ~ and + 9 ~). Frequency coordination could be limited to this single set of sub-bands, which can be chosen in the least portion 25 spectrum criticism (for example in the margin of the band allocated to transponders geostationary or taking into account the current actual position of the coordinates satellites and frequencies instead of the aforementioned pessimistic hypothesis, that is to say say that of a continuous ring of satellites).
Other methods and / or combinations of methods may be 30 also implemented.
We will now explain in more detail the different parameters associated with the satellites of the network composing the space part of the system.
As indicated, the orbits are circular and inclined with a nodal period of 8 sidereal hours (28721l ~) (triple synchronization on ~ rotating ~ 5 of the earth). The same pattern on the earth's surface is repeated every 24 hours.

15,219 ~ $ ~ 7 ~

However, to compensate for the longitudinal drift of the ascending node, it is necessary to adopt a slightly shorter orbital period.
Optimized land cover is obtained if we adopt appropriate orbit parameters, for example:
- tilt angle: 75 ~;
- ascending node: 30 ~;
- Average anomaly: 0 ~;
- Orbital period: around 28714 "(instead of 28721"theoretical);
- altitude: 13,901 km.
0 In this case the minimum elevation angle is between 20 ~ and 30 ~ (for a satellite network of 6 to 8 units).
Naturally the satellites of the network, for example 6 minimum, are regularly spaced. However, since the satellites, taken as a whole, have an apparent movement comparable to the crawling of a snake, for a terrestrial observer, it happens that the "head" and the "tail" do not overlap properly for half an hour a day at temperate latitudes. Also for avoid this drawback, it is necessary to provide at least one satellite additional, ie 7 satellites for the network.
To fix ideas, by taking the hypothesis of 7 satellites, the Orbit parameters are as follows:

Satellite N ~: Ascending nodes Right anomalies:
120 ~ 90 ~
2 90 ~ 180 ~
3 60 ~ _90O

4 30~ 0~
0~ 90O
6 -30~ 180~
7 -60~ -90~

La figure 7 illustre les positions horaires des satellites sur une projection terrestre (trace).
On va maintenant détailler les caractéristiques du système de communication, dans un exemple de réalisation préféré.
Quatre liens sont nécessaires pour garantir des communications en duplex intégral: "station terminale terrestre ~ satellite" et "satellite ~ terminal ~ ~ 16 21 9 ~, 3 mobile d'usager", c'est-à-dire des transmissions "terre ~ espace". Ces communications en duplex intégral peuvent être obtenues en utilisant différentesbandes de fréquences différentes polarisations. Comme indiqué, on peut choisir, par exemple, la bande Ku pour les liens "satellite ~ terminal mobile d'usager" et la5 bande Ka pour les liens "station terminale terrestre ~ satellite". D'autres fréquences peuvent être utilisées: bande millimétrique, par exemple.
La technique d'accès sera préférentiellement du type "SD-AMDC"
("Séquence Directe- Accès Multiple par Différence de Code"), bien que le systèmepuisse fonctionner selon bien d'autres techniques. L'utilisation d'un pinceau simple lo par usager est particulièrement intéressant, du moins si le système n'est pas trop chargé.
Lorsqu'une antenne à balayage de fréquence est utilisée dans le terminal portable d'usager, par exemple T1 (voir figures la et lb), ce terminal reçoit d'une antenne à haut gain, embarquée sur le satellite (par exemple Sat1), un signal dont la 15 fréquence varie selon le diagramme de la figure 8, selon sa position relative par rapport à l'antenne embarquée sur le satellite (voir figures la et lb, par exemple).
Ce diagramme représente la variation de la fréquence du signal reçu en fonction du temps. L'axe des temps est arbitraire, en ce sens que le démarrage (instant 0) représente l'instant pour lequel la station terrestre rentre dans la zone de visibilité
20 d'un satellite donné (par exemple Satl). Les autres fréquences sont atténuées en fonction du diagramme de rayonnement de l'antenne propre au terminal considéré
(par exemple T1). De cette façon, il est possible de diviser la zone de couverture du satellite (par exemple Satl) en pinceaux virtuels, chacun étant caractérisé par une bande de fréquences nominale, de faible largeur par rapport à la largeur de bande 25 du système, bande pour laquelle l'antenne présente un gain important.
Le pinceau virtuel est fixe sur la surface de la terre, mais la fréquence cenkale évolue comme illustré par les figures la, lb et 8. De cette façon, si lastation terrestre (par exemple ST1) est capable de suivre les variations de fréquence, elle est toujours dans le centre du pinceau, donc elle autorise un gain plus important 30 de l'antenne du satellite (par exemple Satl): il n'y a pas de pertes dues aux baisses de gains en bordure de couverture.
Puisque la vitesse apparente au sol des satellites est importante (environ 5000 km/h), une station terrestre peut "voir" passer plusieurs pinceaux pendant un appel en cours. Les systèmes de l'art connu nécessitent une commutation inter-faisceaux alors que la station terrestre dans le système selon l'invention continue de "voir" le même pinceau virtuel, dont la fréquence change de la manière indiquée 17 21q~) ~73 ci-dessus. La variation en fréquence est connue. C'est une fonction déterministe, que ce soit au niveau de l'émetteur qu'au niveau du récepteur. Elle peut être déduite, notamment, des coordonnées de la station et de l'heure. Il est donc suffisant que le transmetteur fasse varier sa fréquence en accord avec la loi précitée et que le récepteur fasse évoluer la fréquence de l'oscillateur local de changement de fréquence, de la même manière, pour pouvoir récupérer l'information de bande de base.
Le mécanisme à adopter nécessite de pouvoir suivre des variations de fréquence relativement larges, typiquement de l'ordre de 50 à 100 kHz/s, pour o obtenir à tout moment le signal correct de bande de base. Cette exigence, en faisant appel aux technologies actuelles, peut cependant être satisfaite, même pour des terminaux bons marchés. Il doit être noté que cette variation importante de fréquence concerne seulement la fréquence centrale, ce qui est plus facile à traiter qu'un dispositif Doppler classique qui nécessite aussi des changements de débit de données, avec toutes les conséquences que cela implique sur la synchronisation, le filtrage, etc.
IJes techniques de modulation et de filtrage adoptées dans le cadre de l'invention peuvent être les mêmes que celles mise en oeuvre dans les systèmes "AMDC" terrestres ou par satellites de l'art connu.
Un autre problème critique est posé par les satellites non-géostationnaires est le réacheminement des appels, c'est-à-dire la commutation entre stations terminales terrestres. Dans les systèmes de satellites de l'art connu, du type "LEO", la vitesse apparen~e des satellites sur la trace terrestre est très importante et l'angle de site est très faible (10~ environ), de sorte que la zone de couverture du 2~ satellite est la même pour la station terminale terrestre et pour la station terrestre mobile. La commutation entre station terminale terrestre peut intervenir de façon aisée, en particulier lorsqu'une station terrestre mobile initie un appel en bordure de couverture. Le satellite lie la station terrestre mobile à la station terminale terrestre et celle-ci se connecte avec un réseau de communication terrestre f1xe. Pendant l'appel, le satellite continue son mouvement en orbite, quitte la zone de visibilité de la station terminale terrestre pour rentrer dans la zone de visibilité de la suivante.
Dans ce cas, il est nécessaire de réacheminer les canaux de communication entre stations terminales, par l'exploitation d'un réseau dédié, via un câble ou une liaison satellite, de manière à atteindre le réseau terrestre de communication fixe originel.
3~ Tout au contraire, le système selon l'invention permet d'éviter, dans la majorité des cas, les commutations entre station terminales terrestres.

18 21 93~73 Conformément à ce système, l'angle de site minimum pour les stations mobiles d'usagers (par exemple 25~) est plus important que l'angle de site minimum pour les stations terminales terrestres (par exemple 10~), de sorte que la zone de visibilité
pour les stations terminales à partir du satellite est comparativement plus important.
s En exploitant cette propriété, les caractéristiques particulières des orbites des satellites et une localisation appropriée des stations terminales terrestres, il n'est normalement pas nécessaire d'effectuer des commutations entre ces stations puisqu'il est très vraisemblable que la communication cesse ou, pour le moins qu'une commutation inter-satellites intervienne, avant que ce dernier quitte la zone 0 de visibilité de la station terminale terrestre.
Aussi le problème se réduit essentiellement à un partage de ressources entre stations terminales terrestres et une configuration simple de satellites sans commutation inter-stations terminales terrestres peut être envisagée.
On va maintenant détailler.le bilan de liaison sur un exemple de réalisation préféré.
Les hypothèses suivantes ont été retenues:
- L'accès s'effectue selon le mode "SD-AMDC" déjà décrit, ce qui signifie que les usagers sont répartis selon des codes différents pour obtenir une expansion de bande passante.
- Le débit d'éléments est égal à 24, 576 MHz;
- Le gain de traitement est de 64 pour un débit à la source de 384 kbits/s et 384 pour un débit à la source de 64 kbits/s;
- Le récepteur du terminal mobile d'usager poursuit, par un balayage en fréquences, le lobe principal de l'antenne.
Comme conséquence de cette dernière caractéristique, les différents signaux d'usagers peuvent se recouvrir partiellement dans la même bande de fréquences. Cette disposition est illustrée par la figure 9. On a représenté trois bandes de fréquences, allouées à des usagers Ul à U3 et se chevauchant partiellement.
En conséquence, il n'y a pas, dans le système selon l'invention, de partition rigide de la zone de couverture en pinceaux, puisqu'il n'est pas possible d'identifier une fréquence centrale. Pour rendre les calculs plus aisés, un pinceau virtuel est défini comme étant la surface de la terre qui "voit" la bande passante de signal transmis avec un centre à la fréquence nominale. Le terminal mobile d'usager .5 se trouve toujours au centre de la zone de couverture du pinceau virtuel (et le gain d'antenne du satellite est toujours maximum) mais il n'est pas possible de toujours 19 21 q3~ 3 obtenir des séquences étalées complètement orthogonales, même si les usagers restent synchronisés en temps. Cependant, la situation est plus favorable que dans les systèmes classiques du type "AMDC" asynchrones puisque le bruit propre d'usagers proches (reçu par la même puissance embarquée) est rejeté par leurs quasi-orthogonalités, alors que le bruit propre des usagers distants (donc largement non orthogonaux) est réduit par la discrimination d'antenne.
Un calcul précis des bruits d'auto-interférences est très difficile à
effectuer. Il a été admis un scénario extrême défavorable basé sur un "AMDC"
entièrement asynchrone, qui inclue une marge de manoeuvre.
0 Pour fixer les idées, les tableaux I à VI placées en fin de la présente description illustre des exemples de bilan de liaisons pour, respectivement:
- la liaison "aller" station terminale terrestre ~ satellite;
- la liaison "aller" station satellite ~ terminal mobile d'utilisateur;
- le bilan global de ces deux liaisons;
I S - la liaison "retour" terminal mobile d'utilisateur ~ satellite;
- la liaison "retour" satellite ~ station t~.rmin~le terrestre;
- le bilan global de ces deux liaisons.
La figure 10 illustre schématiquement un exemple de réalisation possible d'un satellite de communication conforme à l'invention, sous forme de blocs diagrammes.
Le satellite, par exemple Sat1, comprend des antennes à balayage en fréquences: 1, 2, 3 et 4. Les angles de balayage maximum sont de l'ordre de 35~,que ce soit de ou vers les terminaux mobiles d'usagers, ou de ou vers les stations terminales terrestres. Le lien aller comporte deux jeux d'antennes: l'antenne d'émission 1, en bande Ku, et l'antenne de réception, en bande Ka. Chaque jeu cor~porte trois antennes parallèles, 11 à 13 et 21 à 23, respectivement; chacunecouvrant typiquement 35~ parallèlement à la direction de déplacement du satellite Sat1 et 12,5~, selon une direction orthogonale. A titre d'exemple, les antennes 11 à
13 produisent les sous-pinceaux P1A à PlC représentés sur la figure 3.
,~ Les antennes des liens "retours", 3 et 4, respectivement, sont uniques.
L'électronique du satellite Sat1, comprend un oscillateur local 7 distribuant des signaux de fréquences sur ses sorties aux circuits habituels de commande et de traitement de signaux, notamment à un ensemble 5 de processeurs de fréquence intermédiaires, 51 à 53, commandant un ensemble de tubes à ondes ~s progressives 60. Ces derniers alimentent les antennes l l à 13. Un quatrième tube à
ondes progressives, 61, alimente l'antenne d'émission 4 vers ]es stations terminales 20 21 9:;'J~73 terrestres. L'électronique embarquée comprend également des amplificateurs à
faible bruit, 80 et 81, disposés en sortie des antennes de réception. Elle comprend aussi une radiobalise 9, dont les signaux de sortie servent de référence pour l'oscillateur local 7. Elle comprend enfin différents filtres et mélangeurs, habituels à
ce type d'application, qui n'ont pas été expressément référencés ainsi que tous les organes nécessaires au bon fonctionnement de l'ensemble: alimentations électriques, etc.
Chaque antenne en bande Ku réalise un balayage des canaux individuels de communication "AMDC" (environ 25 MHz) selon une direction parallèle au 0 déplacement du satellite Satl, sur sa bande globale de 500 ME~z. La même bande passante peut être réutilisée par l'ensemble des trois sous-antennes 11 à 13, si le protocole "AMDC" et la discrimination latérale d'antenne peut garantir une protection suffisante contre les interférences mutuelles.
Chaque bande de 500 MHz (dans les antennes 11 à 13) est obtenue à
partir des signaux reçus par les antennes correspondantes (21 à 23) en bande Ka (par changement de fréquence, de 2,5 MHz à 500 MHz). Les signaux sont transmis aux processeurs de fréquences intermédiaires 51 à 53.
Une méthode analogue est implantée pour le lien "retour". Cependant les antennes de réception 3 et d'émission 4 sont uniques.
Il doit être clair que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations précisément décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 10. En particulier, le balayage des antennes, que ce soit des antennes embarquées ou des antennes de terminaux mobiles d'usagers, n'est pas limité au seul balayage de fréquences.
Les valeurs numériques (bandes de fréquence, bandes passantes, etc.) n'or~t été fournies que pour mieux illustrer l'invention et dépendent essentiellement de l'application précisément envisagée. Enfin, les protocoles de transmission utilisables dans le cadre de l'invention ("AMDC", etc.) sont multiples.

2 1 9 S , 7 3 TABLEAU I

Bilan de la liaison "aller" "Station terminale terrestre ~ Satellite"

Fréquence GHz 30 Angle de site minimum Degrés 10 Distance Km 18173 Puissance de tr~n~mi~sion dBW 22,7 Gain de pic de la station dBi 66 PIRE dBW 88,7 PIRE par usager dBW 58,7 Pertes depropagation dB 207,1 Pertes atmosphériques dB 10,5 Gain d'antenne du satellite (antenne 3 secteurs), dBi 24,1 après matrice de Butler ("BFN") Température de bruit du satellite ( "BFN" inclue) K 900 Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6 Densité spectrale de bruit dBW/Hz -199,1 Débit de bits kHz 64 Débit de bits dBHz 48,1 Eb/No lien "montant" dB 16,1 Angle minimum en dehors de l'axe du satellite ~ 1 25 par rapport à l'antenne de la visée de la station degrés terminale terrestre pour une interférence acceptable Intervalle de temps durant lequel le satellite est ~ 1 aligné avec l'arc de satellites géostationnaires minutes 2 1 ~ 3 ~ 7 3 TABLEAU II

Bilan de la liaison "aller" " Satellite ~ Station mobile d'usager"

Fréquence GHz 12 Angle desiteminimum Degrés 25 Distance Km 16741 Puissance de tr~n.~mi~sion à l'antenne dBW 19,8 Gain global d'antenne du satellite (antenne 3 dBi 32,1 secteurs) après matrice de Butler ("BFN") PIRE total dBW 51,9 PIRE par usager dBW 21,9 Pertes de propagation dB 198,5 Pertes atmosphériques moyenne dB 1,5 Gain d'antenne du tPrmin~l mobile d'usager dBi 30 Température de bruit du terminal mobile K 290 Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6 Densité spectrale de bruit dBW/Hz -204 Débit de bits kHz 64 Débit de bits dBHz 48,1 Eb/No lien "descendant" dB 16,1 Angle minimum en dehors de l'axe du satellite ~ 2 par rapport à une antenne de la visée degrés géostationnaire pour une interférence acceptable Intervalle de temps durant lequel le satellite est 3 aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes dessous de l'angle "hors-axe"
Nombre d'usagers par satellite nombre 1000 Marge du système dB

23 21 9357~

TABLEAU III

Bilan global de la liaison "aller"
4 30 ~ 0 ~
0 ~ 90O
6 -30 ~ 180 ~
7 -60 ~ -90 ~

Figure 7 illustrates the hourly positions of the satellites on a projection terrestrial (trace).
We will now detail the characteristics of the communication, in a preferred embodiment.
Four links are necessary to guarantee communications in full duplex: "terrestrial terminal station ~ satellite" and "satellite ~ terminal ~ ~ 16 21 9 ~, 3 mobile user ", that is to say" earth ~ space "transmissions.
Full duplex communications can be achieved using different frequency bands with different polarizations. As indicated, we can choose, by example, the Ku band for the links "satellite ~ mobile user terminal" and the Ka band for the links "terrestrial terminal station ~ satellite". Other frequencies can be used: millimeter strip, for example.
The access technique will preferably be of the "SD-AMDC" type ("Direct Sequence - Multiple Access by Difference Code"), although the system can operate according to many other techniques. Using a simple paintbrush lo per user is particularly interesting, at least if the system is not too charge.
When a frequency scanning antenna is used in the terminal user portable, for example T1 (see FIGS. 1a and 1b), this terminal receives from high gain antenna, on board the satellite (for example Sat1), a signal whose 15 frequency varies according to the diagram of FIG. 8, according to its relative position by relative to the antenna on board the satellite (see FIGS. 1a and 1b, for example).
This diagram represents the variation of the frequency of the received signal according to the time. The time axis is arbitrary, in the sense that the start (time 0) represents the moment for which the earth station enters the visibility zone 20 of a given satellite (for example Satl). The other frequencies are attenuated in function of the antenna pattern specific to the terminal considered (e.g. T1). In this way, it is possible to divide the coverage area of the satellite (for example Satl) in virtual brushes, each characterized by a nominal frequency band, narrow compared to bandwidth 25 of the system, band for which the antenna has a significant gain.
The virtual brush is fixed on the surface of the earth, but the frequency cenkale evolves as illustrated by figures la, lb and 8. In this way, if the terrestrial elevation (for example ST1) is able to follow the variations of frequency, it is always in the center of the brush, so it allows a greater gain 30 of the satellite antenna (for example Satl): there are no losses due to the drops gains at the edge of the cover.
Since the apparent ground speed of the satellites is important (approximately 5000 km / h), a ground station can "see" pass several brushes during a Call in progress. The systems of the known art require an inter-beams while the earth station in the system according to the invention continues to "see" the same virtual brush, the frequency of which changes as indicated 17 21q ~) ~ 73 above. The frequency variation is known. It's a deterministic function, both at the transmitter and at the receiver. It can be deducted, in particular, the coordinates of the station and the time. It is therefore sufficient that the transmitter varies its frequency in accordance with the aforementioned law and that the receiver changes the frequency of the local oscillator of change of frequency, in the same way, to be able to retrieve band information based.
The mechanism to be adopted requires being able to follow variations in relatively wide frequencies, typically of the order of 50 to 100 kHz / s, for o obtain the correct baseband signal at all times. This requirement, by making call on current technologies, can however be satisfied, even for inexpensive terminals. It should be noted that this significant variation in frequency concerns only the center frequency, which is easier to process than a conventional Doppler device which also requires flow changes from data, with all the consequences that this implies for synchronization, filtering, etc.
Modulation and filtering techniques adopted within the framework of the invention may be the same as those implemented in the systems "AMDC" terrestrial or by satellite of the known art.
Another critical problem is posed by non-satellite geostationary is call forwarding, i.e. switching between land terminal stations. In known prior art satellite systems, of the type "LEO", the apparent speed of the satellites on the Earth track is very important and the elevation angle is very small (about 10 ~), so that the coverage area of the 2 ~ satellite is the same for the land terminal station and for the land station mobile. Switching between terrestrial terminal stations can take place easy, in particular when a mobile earth station initiates a call on the edge of blanket. The satellite links the mobile earth station to the earth terminal station and it connects with a fixed terrestrial communication network. during the call, the satellite continues its movement in orbit, leaves the visibility area of the terrestrial terminal station to enter the visibility zone of the next.
In this case, it is necessary to redirect the communication channels between terminal stations, by operating a dedicated network, via cable or link satellite, so as to reach the original terrestrial fixed communication network.
3 ~ On the contrary, the system according to the invention makes it possible to avoid, in the majority of cases, switching between terrestrial terminal stations.

18 21 93 ~ 73 According to this system, the minimum elevation angle for mobile stations of users (e.g. 25 ~) is more important than the minimum elevation angle for land terminal stations (e.g. 10 ~), so that the visibility area for terminal stations from the satellite is comparatively more important.
s By exploiting this property, the special characteristics of the orbits of the satellites and an appropriate location of earth terminal stations, it is not normally no need to switch between these stations since it is very likely that communication will stop or, at the very least that an inter-satellite switching takes place, before the latter leaves the area 0 of visibility of the terrestrial terminal station.
So the problem is essentially reduced to a sharing of resources between terrestrial terminal stations and a simple configuration of satellites without Inter-terminal terrestrial switching can be considered.
We will now detail the link budget on an example of preferred achievement.
The following assumptions have been made:
- Access is carried out according to the "SD-AMDC" mode already described, which means that users are divided according to different codes for get bandwidth expansion.
- The bit rate of elements is equal to 24.576 MHz;
- The processing gain is 64 for a flow at source of 384 kbits / s and 384 for a source bit rate of 64 kbit / s;
- The receiver of the user's mobile terminal continues, by scanning frequencies, the main lobe of the antenna.
As a consequence of this last characteristic, the different user signals can partially overlap in the same band of frequencies. This arrangement is illustrated in Figure 9. There are shown three frequency bands, allocated to users Ul to U3 and overlapping partially.
Consequently, in the system according to the invention, there is no rigid partition of the coverage area in brushes, since it is not possible to identify a central frequency. To make calculations easier, a brush virtual is defined as the surface of the earth that "sees" the bandwidth of signal transmitted with a center at the nominal frequency. The mobile user terminal .5 is always in the center of the virtual brush coverage area (and the gain satellite antenna is always maximum) but it is not possible to always 19 21 q3 ~ 3 obtain completely orthogonal spread sequences, even if the users remain synchronized in time. However, the situation is more favorable than in classical asynchronous "AMDC" type systems since the own noise close users (received by the same on-board power) is rejected by their quasi-orthogonality, while the own noise of distant users (therefore largely non orthogonal) is reduced by antenna discrimination.
Accurate calculation of self-interference noise is very difficult to carry out. It was admitted an extreme adverse scenario based on an "AMDC"
fully asynchronous, which includes flexibility.
0 To fix the ideas, tables I to VI placed at the end of this description illustrates examples of link budget for, respectively:
- the "outbound" link to the earth terminal station ~ satellite;
- the "go" link satellite station ~ mobile user terminal;
- the overall results of these two routes;
IS - the "return" link mobile user terminal ~ satellite;
- the satellite "return" link ~ t ~ .rmin ~ terrestrial station;
- the overall results of these two routes.
FIG. 10 schematically illustrates an exemplary embodiment possible of a communication satellite according to the invention, in the form of block diagrams.
The satellite, for example Sat1, comprises scanning antennas in frequencies: 1, 2, 3 and 4. The maximum scanning angles are of the order of 35 ~, either from or to mobile user terminals, or from or to stations terrestrial terminals. The go link has two sets of antennas: the antenna transmission 1, in Ku band, and the receiving antenna, in Ka band. Each game cor ~ carries three parallel antennas, 11 to 13 and 21 to 23, respectively; each typically covering 35 ~ parallel to the direction of travel of the satellite Sat1 and 12.5 ~, in an orthogonal direction. For example, the antennas 11 to 13 produce the sub-brushes P1A to PlC shown in FIG. 3.
, ~ The antennas of the "return" links, 3 and 4, respectively, are unique.
Satellite electronics Sat1, includes local oscillator 7 distributing frequency signals on its outputs to the usual circuits of control and processing of signals, in particular to a set 5 of processors of intermediate frequencies, 51 to 53, controlling a set of wave tubes ~ s progressive 60. These feed the antennas ll to 13. A fourth tube to progressive waves, 61, feeds the transmitting antenna 4 to the terminal stations 20 21 9:; 'J ~ 73 terrestrial. The on-board electronics also include amplifiers with low noise, 80 and 81, arranged at the output of the receiving antennas. She understands also a beacon 9, the output signals of which serve as a reference for the local oscillator 7. Finally, it includes various filters and mixers, usual for this type of application, which have not been expressly referenced as well as all organs necessary for the proper functioning of the assembly: power supplies electric, etc.
Each Ku-band antenna scans individual channels "AMDC" communication channel (about 25 MHz) in a direction parallel to the 0 displacement of the Satl satellite, on its global band of 500 ME ~ z. The same band bandwidth can be reused by all three sub-antennas 11 to 13, if the "AMDC" protocol and lateral antenna discrimination can guarantee sufficient protection against mutual interference.
Each 500 MHz band (in antennas 11 to 13) is obtained at from the signals received by the corresponding antennas (21 to 23) in Ka band (by frequency change, from 2.5 MHz to 500 MHz). Signals are transmitted to intermediate frequency processors 51 to 53.
A similar method is implemented for the "back" link. However the receiving 3 and transmitting 4 antennas are unique.
It should be clear that the invention is not limited to only the examples of embodiments precisely described, in particular in relation to FIGS. 1 to 10. In in particular, the scanning of antennas, whether on-board antennas or antennas of mobile user terminals, is not limited to only scanning of frequencies.
Numerical values (frequency bands, bandwidths, etc.) were only provided to better illustrate the invention and essentially depend of the application specifically envisaged. Finally, the transmission protocols usable in the context of the invention ("AMDC", etc.) are multiple.

2 1 9 S, 7 3 TABLE I

Assessment of the "outbound" link "Terrestrial terminal station ~ Satellite"

Frequency GHz 30 Minimum site angle Degrees 10 Distance Km 18 173 Tractive Power dBW 22.7 DBi 66 station peak gain WORST dBW 88.7 WORST per user dBW 58.7 Propagation loss dB 207.1 Atmospheric losses dB 10.5 Satellite antenna gain (3-sector antenna), dBi 24.1 after Butler matrix ("BFN") Satellite noise temperature ("BFN" included) K 900 Boltzmann constant dBW / K / Hz -228.6 Noise spectral density dBW / Hz -199.1 Bit rate kHz 64 Bit rate dBHz 48.1 Eb / No link "amount" dB 16.1 Minimum angle outside the satellite axis ~ 1 25 relative to the aiming station antenna degrees terrestrial terminal for interference acceptable Time interval during which the satellite is ~ 1 aligned with the arc of geostationary minute satellites 2 1 ~ 3 ~ 7 3 TABLE II

Assessment of the "outbound" link "Satellite ~ User mobile station"

Frequency GHz 12 Desiteminimum angle Degrees 25 Distance Km 16741 Trnn ~ power ~ mi ~ sion to the antenna dBW 19.8 Overall satellite antenna gain (3 dBi 32.1 antenna sectors) after Butler matrix ("BFN") EIRP total dBW 51.9 WORST per user dBW 21.9 Propagation losses dB 198.5 Average atmospheric losses dB 1.5 Antenna gain of the mobile user tPrmin ~ l dBi 30 Noise temperature of the K 290 mobile terminal Boltzmann constant dBW / K / Hz -228.6 Noise spectral density dBW / Hz -204 Bit rate kHz 64 Bit rate dBHz 48.1 Eb / No "downlink" dB 16.1 Minimum angle outside the satellite axis ~ 2 compared to an antenna of the degree sight geostationary for acceptable interference Time interval during which the satellite is 3 aligned with the arc of geostationary satellites in minutes below the "off-axis" angle Number of users per satellite number 1000 System margin dB

23 21 9357 ~

TABLE III

Overall assessment of the "outbound" link

5"Station terminale terrestre ~ Terminal mobile d'usager"

Eb/No (global, de bout en bout) dB 6,2 Eb/(No+Io) (global) dB 4,5 Bande passante du système MHz 520 o Gain de traitement - à 64 kbits/s 384 - à 384 kbits/s 64 Débit d'éléments Mbits/s 24,576 Taux d'erreur sur les bits (de bout en bout) lO-10 21 ~$513 TABLEAU IV

Bilan de la liaison "Terminal mobile d'usager ~ Satellite"

Fréquence GHz 14 Angle desiteminimum Degrés 25 Distance Km 16741 Puissance de tran~mi~sion total à l'antenne dBW 3 Gain d'antenne du terminal mobile d'usager dBi 31 PIRE du terminal mobile d'usager dBW 34 Pertes de propagation dB 199,8 Maximum d'usagers co-localisés (pour des nombre 24 interférences à l'intérieur du système et avec des satellites géostationnaires) Pertes atmosphériques dB 3 Gain d'antenne du satellite dBi 28,6 Température de bruit du satellite K 600 Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6 Densité spectrale de bruit dBW/Hz -200,8 Débit de bits kHz 64 Débit de bits dBHz 48,1 Eb/No lien "montant" dB 11,5 2s Angle minimum en dehors de l'axe d'un satellite ~ 0,7 géostationnaire par rapport à une antenne de degrés visée du terminal mobile d'usager pour une interférence acceptable Intervalle de temps durant lequel le satellite est 1 30 aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes dessous de l'angle "hors-axe"
Eb/Io dB 9,2 Marge du système dB

~5 2 1,3513 TABLEAU V

Bilan de la liaison " Satellite ~ Station terminale terrestre "
s Fréquence GHz 20 Angle de site minimum Degrés 10 Distance Km 18173 Puissance de transmission à l'antenne dBW 10,5 lo Gain d'antenne du satellite (après "BFN") dBi 20,1 PIRE du satellite dBW 30,6 PIRE par usager dBW 0,6 Pertes de propagation dB 203,7 Pertes atmosphériques dB 6 Gain d'antenne de la station terminale terrestre dBi 61 Température de bruit de la station terminale K 290 terrestre Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6 Densité spectrale de bruit dBW/Hz -204 Débit de bits kHz 64 Débit de bits dBHz 48,1 Eb/No lien "descendant" dB 7,8 Angle minimum "en-dehors" de l'axe du satellite par rapport à l'antenne de la station terrestre f1xe degrés 1<
pour la visée d'un satellite géostationnaire pour une interférence acceptable Intervalle de temps durant lequel le satellite est aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes 1<
dessous de l'angle minimum "en-dehors" de l'axe Nombre d'usagers par satellite nombre 1000 2t 93 ,73 -TABLEAU VI

Bilan global de la liaison "retour"
5" Terminal mobile d'usager ~ Station terminale terrestre "

Eb/No (global, de bout en bout) dB 6,2 Eb/(No+Io) (global) dB 4,5 Bande passante du système MHz 520 o Gain de traitement - à 64 kbits/s 384 - à 384 kbits/s 64 Débit d'éléments Mbits/s 24,576 Taux d'erreur sur les bits (de bout en bout) lo-lo
5 "Land terminal station ~ Mobile user terminal"

Eb / No (global, end-to-end) dB 6.2 Eb / (No + Io) (global) dB 4.5 Bandwidth of the MHz 520 system o Processing gain - at 64 kbits / s 384 - at 384 kbits / s 64 Element throughput Mbits / s 24,576 Bit error rate (end-to-end) lO-10 21 ~ $ 513 TABLE IV

Assessment of the link "Mobile user terminal ~ Satellite"

Frequency GHz 14 Desiteminimum angle Degrees 25 Distance Km 16741 Total transmission power at the antenna dBW 3 Antenna gain of the mobile user terminal dBi 31 EIRP of the mobile user terminal dBW 34 Propagation losses dB 199.8 Maximum of co-located users (for numbers 24 interference inside the system and with geostationary satellites) Atmospheric losses dB 3 Satellite antenna gain dBi 28.6 Noise temperature of satellite K 600 Boltzmann constant dBW / K / Hz -228.6 Noise spectral density dBW / Hz -200.8 Bit rate kHz 64 Bit rate dBHz 48.1 Eb / No link "amount" dB 11.5 2s Minimum angle outside the axis of a satellite ~ 0.7 geostationary with respect to an antenna of degrees sight of the mobile user terminal for a acceptable interference Time interval during which the satellite is 1 30 aligned with the arc of geostationary satellites in minutes below the "off-axis" angle Eb / Io dB 9.2 System margin dB

~ 5 2 1.3513 TABLE V

Assessment of the "Satellite ~ Terrestrial Terminal Station" link s Frequency GHz 20 Minimum site angle Degrees 10 Distance Km 18 173 Transmission power to the antenna dBW 10.5 lo Satellite antenna gain (after "BFN") dBi 20.1 EIRP from dBW 30.6 satellite WORST per user dBW 0.6 Propagation losses dB 203.7 Atmospheric losses dB 6 Antenna gain of the earth terminal station dBi 61 Noise temperature of the terminal station K 290 earthly Boltzmann constant dBW / K / Hz -228.6 Noise spectral density dBW / Hz -204 Bit rate kHz 64 Bit rate dBHz 48.1 Eb / No "downlink" dB 7,8 Minimum angle "outside" of the satellite axis relative to the antenna of the earth station f1xe degrees 1 <
for targeting a geostationary satellite for acceptable interference Time interval during which the satellite is aligned with the arc of geostationary satellites in minutes 1 <
below the minimum angle "outside" of the axis Number of users per satellite number 1000 2t 93, 73 -TABLE VI

Overall assessment of the "return" link 5 "Mobile user terminal ~ Land terminal station"

Eb / No (global, end-to-end) dB 6.2 Eb / (No + Io) (global) dB 4.5 Bandwidth of the MHz 520 system o Processing gain - at 64 kbits / s 384 - at 384 kbits / s 64 Element throughput Mbits / s 24,576 Lo-lo bit error rate (end-to-end)

Claims (16)

1. Procédé de transmission de signaux radioélectriques via un réseau de satellites (Sat1, Sat2) entre au moins une station terrestre fixe (ST1) et des terminaux d'usagers (T1), les satellites (Sat1, Sat2) étant animés d'un mouvement de rotation autour du globe terrestre (Te) sur des orbites circulaires et à vitesse déterminée, les orbites étant inclinées par rapport à l'équateur et de rayon inférieur à celui des orbites géostationnaires, les satellites (Sat1, Sat2) étant à triple synchronisation avec la rotation du globe terrestre (Te), chaque satellite (Sat1, Sat2) comprenant unarrangement d'antennes (1-4) permettant de générer au moins un faisceau à
diagramme de rayonnement dirigé vers la surface du globe terrestre (Te) et associé à
une bande de fréquences de largeur déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes:
- partition dudit faisceau en un nombre déterminé de pinceaux contigus (P1-P20), chacun étant associé à une sous-bande de fréquences (F1-F20), subdivision de ladite bande passante de largeur déterminée;
- établissement d'un lien de communication (1 1), selon au moins une direction, entre une desdites stations terminales terrestres (ST1) et un desditsterminaux d'usager (T1), via un desdits satellites du réseau (Sat1), par utilisation d'une fréquence instantanée de transmission comprise dans une première sous-bande de fréquences (F3) associée à un premier pinceau (p3), ce dernier illuminant ledit terminal d'usager (T1) à l'instant de survol de celui-ci par ce satellite (Sat1), - et décalage progressif de ladite fréquence de transmission instantanée, pendant la durée du lien de communication (1 1), vers la sous-bande de fréquences suivante (F2) associée au pinceau adjacent (P2) et à un rythme proportionnel à ladite vitesse de rotation déterminée, de manière à compenser ledit mouvement et à
permettre la poursuite dudit satellite (Sat1).
1. Method of transmitting radio signals via a network of satellites (Sat1, Sat2) between at least one fixed earth station (ST1) and terminals of users (T1), the satellites (Sat1, Sat2) being rotated around the terrestrial globe (Te) in circular orbits and at fixed speed, the orbits being inclined with respect to the equator and of radius smaller than that of geostationary orbits, the satellites (Sat1, Sat2) being triple synchronized with the rotation of the terrestrial globe (Te), each satellite (Sat1, Sat2) comprising an arrangement of antennas (1-4) making it possible to generate at least one beam at radiation pattern directed towards the surface of the Earth (Te) and associated with a frequency band of determined width, characterized in that it comprises at minus the following steps:
- partition of said beam into a determined number of contiguous brushes (P1-P20), each associated with a frequency sub-band (F1-F20), subdivision said bandwidth of determined width;
- establishment of a communication link (1 1), according to at least one direction, between one of said land terminal stations (ST1) and one of said user terminals (T1), via one of said network satellites (Sat1), by use of an instantaneous transmission frequency included in a first sub-band of frequencies (F3) associated with a first brush (p3), the latter illuminating said user terminal (T1) at the instant of overflight thereof by this satellite (Sat1), - and progressive shift of said instantaneous transmission frequency, for the duration of the communication link (1 1), to the frequency sub-band next (F2) associated with the adjacent brush (P2) and at a rate proportional to said determined speed of rotation, so as to compensate for said movement and allow the tracking of said satellite (Sat1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bande de fréquences est subdivisée en sous-bandes de fréquences (F1-F20) d'égales largeurs, en ce que chacun desdits pinceaux (P1-P20) est associé à une sous-bande de fréquences spécifique (F1-F20), et en ce que l'arrangement de ces sous-bandes defréquences (F1-F20) forme un spectre continu, de manière à ce que des pinceaux contigus soient associés à des sous-bandes de fréquences également contiguës, évoluant dans un sens déterminé. 2. Method according to claim 1, characterized in that said strip of frequencies is subdivided into frequency sub-bands (F1-F20) of equal width, in that each of said brushes (P1-P20) is associated with a sub-band of specific frequencies (F1-F20), and in that the arrangement of these frequency sub-bands (F1-F20) forms a continuous spectrum, so that brushes contiguous are associated with equally contiguous frequency sub-bands, evolving in a determined direction. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de ladite étape de décalage de fréquences, l'amplitude du décalage est telle que ladite fréquence instantanée de transmission saute d'une fréquence initiale comprise dans ladite première sous-bande de fréquences (F3) à une fréquence finale comprise dans la sous-bande de fréquences suivante (F2), associée audit pinceau adjacent (p2), de manière à assurer la commutation inter-pinceaux (p3, p2) sans blocage. 3. Method according to claim 2, characterized in that, during said frequency shift step, the amplitude of the shift is such that said instantaneous transmission frequency jumps from an initial frequency included in said first frequency sub-band (F3) at a final frequency included in the next frequency sub-band (F2), associated with said adjacent brush (p2), of so as to ensure inter-brush switching (p3, p2) without blocking. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que, pour deux satellites consécutifs (Sat1, Sat2) dudit réseau, lesdites sous-bandes de fréquences (F1-F20) associées auxdits pinceaux (p1-p20, p'1-p'20) sont arrangées en sens inverse, de manière à ce que lorsque le dernier pinceau (p20) d'un premier satellite (Sat1), associé à une sous-bande de fréquences déterminée (F1) cesse d'illuminer un desdits terminaux d'usagers (T1), celui-ci soit illuminé par le premier pinceau (p'1) du satellite suivant (Sat2), ce pinceau (p'1) étant associé à la même sous-bande de fréquences (F1), et de manière à réaliser une commutation inter-satellites (Sat1, Sat2) sans blocage. 4. Method according to claim 2 or 3, characterized in that, for two consecutive satellites (Sat1, Sat2) of said network, said sub-bands of frequencies (F1-F20) associated with said brushes (p1-p20, p'1-p'20) are arranged in opposite direction, so that when the last brush (p20) of a first satellite (Sat1), associated with a determined frequency sub-band (F1) ceases to illuminate one of said user terminals (T1), it is illuminated by the first brush (p'1) of the next satellite (Sat2), this brush (p'1) being associated with the same frequency sub-band (F1), and so as to achieve switching inter-satellites (Sat1, Sat2) without blocking. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les empreintes desdits dernier (p20) et premier (p'1) pinceaux de deux satellites consécutifs (Sat1, Sat2) se chevauchent en tout ou partie au niveau de la surface du globe terrestre (Te), de manière à ce que ladite commutation inter-satellites (Sat1, Sat2) soit progressive. 5. Method according to claim 4, characterized in that the imprints of said last (p20) and first (p'1) brushes of two consecutive satellites (Sat1, Sat2) overlap in whole or in part at the surface of the earth (Te), so that said inter-satellite switching (Sat1, Sat2) is progressive. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que lesdits pinceaux (p1-p20) ont une section elliptique, à ellipsivité élevée et dont l'axe principal (.DELTA.1) est orthogonal à la direction de déplacement du satellite (Sat1) dudit réseau illuminant l'un desdits terminaux d'usagers (T1) pendant ladite communication.
6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said brushes (p1-p20) have an elliptical section, with high ellipsivity and whose main axis (.DELTA.1) is orthogonal to the direction of movement of the satellite (Sat1) of said network illuminating one of said user terminals (T1) during said communication.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque pinceau (p1) est subdivisé en un nombre déterminé de sous-pinceaux (p1A, p1B, p1C). 7. Method according to claim 6, characterized in that each brush (p1) is subdivided into a determined number of sub-brushes (p1A, p1B, p1C). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé
en ce que ledit lien de communication (l1) consiste en un duplex intégral et en ce que les transmissions "aller" et "retour" ont des polarisations croisées, orthogonales entre elles.
8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said communication link (l1) consists of a full duplex and in that that the "go" and "return" transmissions have crossed, orthogonal polarizations between them.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé
en ce que pour les transmissions, il est utilisé un protocole d'accès du type à
Multiplexage en Fréquence Variable entre lesdits pinceaux (p1-p20) et à accès multiple par différence de code synchrone, à séquence directe, à l'intérieur de ces pinceaux (P1-P20)
9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for transmissions there is used an access protocol of the type to Variable Frequency Multiplexing between said brushes (p1-p20) and with access multiple by direct sequence synchronous code difference within these brushes (P1-P20)
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé
en ce que, pour éviter des interférences avec des systèmes de satellites géostationnaires travaillant dans des bandes de fréquences de transmission comprenant lesdites fréquences de transmissions instantanées, il est procédé à la coupure momentanée des pinceaux desdits satellites du réseau illuminant, lors dumouvement de rotation, une zone du globe terrestre (Te) comprise entre deux latitudes de valeurs déterminées, de part et d'autre de l'équateur du globe terrestre.
10. Method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that to avoid interference with satellite systems geostationaries working in transmission frequency bands comprising said instantaneous transmission frequencies, the momentary cut off of the brushes of said satellites of the network illuminating, during the movement of rotation, an area of the terrestrial globe (Te) between two latitudes of determined values, on either side of the equator of the terrestrial globe.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite zone s'étend entre +9° et -9° de latitude. 11. Method according to claim 10, characterized in that said zone extends between + 9 ° and -9 ° latitude. 12. Système pour la transmission de signaux radioélectriques via un réseau de satellites (Sat1, Sat2) entre au moins une station terrestre fixe (ST1) et des terminaux d'usagers (T1) par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 11, ce système comportant un réseau de satellites (Sat1, Sat2), au moins une station terrestre fixe (ST1) et des terminaux d'usagers (T1), les satellites (Sat1, Sat2) étant animés d'un mouvement de rotation autour du globe terrestre (Te) sur des orbites circulaires et à vitesse déterminée, les orbites étant inclinées par rapport à l'équateur et de rayon inférieur à celui des orbites géostationnaires, les satellites (Sat1, Sat2) étant à triple synchronisation avec la rotation du globe terrestre (Te), chaque satellite (Sat1, Sat2) comprenant un arrangement d'antennes (1-4) permettant de générer au moins un faisceau à diagramme de rayonnement dirigé
vers la surface du globe terrestre (Te) et associé à une bande de fréquences de largeur déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend:
- des moyens pour partager ledit faisceau en un nombre déterminé de pinceaux contigus (P1-P20) associés chacun à une sous-bande respective de fréquences (F1-F20), subdivision de ladite bande passante de largeur déterminée;- des moyens pour établir un lien de communication (l1), selon au moins une direction, entre une desdites stations terminales terrestres (ST1) et un desdits terminaux d'usager (T1), via un desdits satellites du réseau (Sat1), par utilisation d'une fréquence instantanée de transmission comprise dans une première sous-bande de fréquences (F3) associée à un premier pinceau (p3), ce dernier illuminant ledit terminal d'usager (T1) à l'instant de survol de celui-ci par ce satellite (Sat1);
- et des moyens pour décaler progressivement ladite fréquence de transmission instantanée, pendant la durée du lien de communication (l1), vers la sous-bande de fréquences suivante (F2) associée au pinceau adjacent (P2) et à un rythme proportionnel à ladite vitesse de rotation déterminée, de manière à
compenser ledit mouvement et à permettre la poursuite dudit satellite (Sat1).
12. System for the transmission of radio signals via a network of satellites (Sat1, Sat2) between at least one fixed earth station (ST1) and user terminals (T1) by implementing the method according to one of claims 1 to 11, this system comprising a network of satellites (Sat1, Sat2), at minus a fixed earth station (ST1) and user terminals (T1), satellites (Sat1, Sat2) being animated by a rotational movement around the terrestrial globe (Te) on circular orbits and at a fixed speed, the orbits being inclined by compared to the equator and of radius smaller than that of the geostationary orbits, the satellites (Sat1, Sat2) being triple synchronized with the rotation of the terrestrial globe (Te), each satellite (Sat1, Sat2) comprising an arrangement of antennas (1-4) making it possible to generate at least one beam with a directed radiation diagram towards the surface of the terrestrial globe (Te) and associated with a frequency band of determined width, characterized in that it comprises:
- means for dividing said beam into a determined number of contiguous brushes (P1-P20) each associated with a respective sub-band of frequencies (F1-F20), subdivision of said bandwidth of determined width; - means for establishing a communication link (l1), according to at least a direction, between one of said earth terminal stations (ST1) and one of said user terminals (T1), via one of said network satellites (Sat1), by use of an instantaneous transmission frequency included in a first sub-band of frequencies (F3) associated with a first brush (p3), the latter illuminating said user terminal (T1) at the instant of overflight thereof by this satellite (Sat1);
- And means for gradually shifting said frequency of instant transmission, for the duration of the communication link (l1), to the next frequency sub-band (F2) associated with the adjacent brush (P2) and a rhythm proportional to said determined speed of rotation, so as to compensate for said movement and allow tracking of said satellite (Sat1).
13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits satellites (Sat1, Sat2) et les terminaux d'usagers (T1, T2) comprennent des antennes à balayage (1-4; A11, A12) pour réaliser lesdits liens de transmission (l1). 13. System according to claim 12, characterized in that said satellites (Sat1, Sat2) and user terminals (T1, T2) include antennas scanning (1-4; A11, A12) to form said transmission links (11). 14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les antennes (1-4; A11, A12) sont du type à balayage en fréquence. 14. System according to claim 13, characterized in that the antennas (1-4; A11, A12) are of the frequency sweep type. 15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que, chacun desdits pinceaux (P1) étant subdivisé en un nombre détermine N de sous-pinceaux (P1A, P1B, P1C), lesdits satellites (Sat1, Sat2) comprennent chacun un premier ensemble de N antennes d'émission (11-13) et un second ensemble de N antennes deréception (21-23), de manière à établir des communications "aller" et "retour", entre les satellites (Sat1, Sat2) et lesdits terminaux d'usagers (T1, T2), chaque antenne étant associée à l'un desdits sous-pinceaux (P1A, P1B, P1C), et en ce que les satellites (Sat1, Sat2) comprennent chacun, en outre, une antenne supplémentaired'émission (4) et une antenne supplémentaire de réception (3), de manière à établir des communications "aller" et "retour", entre les satellites (Sat1, Sat2) et lesdites stations terminales terrestres (ST1), lesdites antennes étant des antennes à balayage de fréquence. 15. System according to claim 14, characterized in that, each said brushes (P1) being subdivided into a number determines N of sub-brushes (P1A, P1B, P1C), said satellites (Sat1, Sat2) each include a first set of N transmit antennas (11-13) and a second set of N receive antennas (21-23), so as to establish "outgoing" and "return" communications, between satellites (Sat1, Sat2) and said user terminals (T1, T2), each antenna being associated with one of said sub-brushes (P1A, P1B, P1C), and in that the satellites (Sat1, Sat2) each further comprise an additional transmitting antenna (4) and an additional receiving antenna (3), so as to establish "outward" and "return" communications, between the satellites (Sat1, Sat2) and said terrestrial terminal stations (ST1), said antennas being scanning antennas frequency. 16. Système selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que lesdits terminaux d'usagers (T1, T2) sont munis d'antennes dépliables (A11, A12), en ce que ces terminaux d'usagers (T1, T2) prennent deux états distincts, un premier état dit "actif", lorsque lesdites antennes sont dépliées et pendant lequel lesdites liaisons (l1) peuvent être établies, et un second état, dit "passif', lorsque lesdites antennes sont repliées et pendant lequel les terminaux d'usagers (T1, T2) peuvent seulement être appelés, et en ce que lesdites antennes (A11, A12) sont des antennes à
balayage de fréquence.
16. System according to claim 14 or 15, characterized in that said user terminals (T1, T2) are provided with deployable antennas (A11, A12), in that these user terminals (T1, T2) take two distinct states, a first so-called "active" state, when said antennas are unfolded and during which said antennas connections (11) can be established, and a second state, called "passive", when said antennas are folded and during which the user terminals (T1, T2) can only to be called, and in that said antennas (A11, A12) are antennas to frequency sweep.
CA002193573A 1995-01-02 1995-12-29 Process and system for transmitting radioelectric signals between a stationary earth station and subscriber mobile terminals via a satellite network Abandoned CA2193573A1 (en)

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