CA2629891C - Systeme d'antennes d'emission adaptatives aux conditions de propagation pour diffusion radioelectrique - Google Patents

Abstract

Pour diffuser des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence dans un territoire prédéterminé, des antennes (AS, ATI, AE) émettent des ondes vers des zones de couverture respectives dans lesquelles des récepteurs (RQ, RB) mesurent des caractéristiques des ondes émises et les transmettent à un serveur central (SC) . Le serveur qui analyse les caractéristiques en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans le territoire afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes . Le serveur transmet les paramètres de réglage aux antennes pour les piloter en afin d'offrir une plus large diversité de services de diffusion radioélectrique et optimiser les zones de couverture selon différents modes de propagation des ondes .

Description

Système d'antennes d'émission adaptatives aux conditions de propagation pour diffusion radioélectrique La présente invention concerne la diffusion d'ondes radioélectriques synchronisées dans une bande de fréquence couvrant un territoire prédéterminé au moyen d'un réseau d'antennes d'émission adaptatives.

Actuellement, des pylônes rayonnants de très grande hauteur sont bien souvent installés loin des villes pour émettre des signaux dans la bande des ondes décamétriques, hectométriques ou kilométriques avec une puissance d'émission relativement élevée.
Toutefois, l'avenir des grands pylônes rayonnants à
proximité des villes ou dans celles-ci est compromis pour des raisons de compatibilité électromagnétique.
Les couplages entre la partie érigée du pylône et les diverses structures métalliques pouvant être situées à proximité du pylône, telles que des armatures métalliques dans des bâtiments, des réverbères métalliques et des pylônes de lignes de transport d'énergie électrique constituent des sources de courant induits, difficilement maîtrisables lors de l'installation d'antennes.
Outre les contraintes de type environnementales pour l'installation de pylônes rayonnants, le déploiement de nouveaux services de diffusion radioélectrique dans des bandes de fréquences inférieures à 30 MHz est confronté à un nombre de fréquences disponibles assez faible et à la numérisation de ces bandes via la norme DRM (Digital Radio Mondiale) qui requiert une réorganisation du spectre radioélectrique.
Par conséquent, une nouvelle technologie d'antenne d'émission est nécessaire pour la

2 couverture partielle ou totale d'un territoire prédéterminé tel qu'un pays utilisant une seule fréquence ou un seul groupe de fréquences par service de diffusion radioélectrique dans une bande de fréquence donnée.

La présente invention a pour objectif de diffuser des ondes radioélectriques synchronisées à des fréquences associées à des services de diffusion radioélectrique dans un territoire prédéterminé au moyen d'un réseau d'antennes d'émission adaptatives afin d'offrir une plus large diversité de services de diffusion radioélectrique et optimiser des zones de couverture du réseau d'antennes selon différents modes de propagation des ondes.

Pour atteindre cet objectif, un procédé pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence par plusieurs antennes respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises, comprenant les étapes suivantes de :

a) transmettre les caractéristiques mesurées depuis les récepteurs à un dispositif de traitement central, b) analyser les caractéristiques reçues dans le dispositif de traitement central en fonction de modèles de prévision sur La diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, c) transmettre les paramètres de réglage déterminés depuis :Le dispositif de traitement central, et 2a d) piloter les antennes en fonction des paramètres de réglage.

3 La diffusion d'ondes radioélectriques est assurée par des antennes d'émission reliées à un dispositif de traitement central qui leur transmet des paramètres de réglage tels que des grandeurs variables de diagramme de rayonnement de manière à
garantir une couverture radioélectrique optimale sur un territoire prédéterminé rassemblant les zones de couverture.
Les antennes d'émission selon l'invention sont des antennes à onde de sol et/ou des antennes à tir ionosphérique et/ou des antennes à onde d'espace et sont adaptables en temps réel afin de favoriser des modes de propagation d'ondes émises dans différentes bandes de fréquence et/ou défavoriser d'autres modes de propagation d'ondes émises dans différentes bandes de fréquence.
La diffusion d'ondes synchronisées dans une bande de fréquence selon l'invention prévoit une réorganisation avantageuse du spectre radioélectrique en optimisant la ressource fréquentielle disponible dans les différentes bandes de fréquence.
La diffusion d'ondes selon l'invention autorise un déploiement avantageux des antennes d'émission selon lequel des antennes de faible puissance sont installées à proximité des agglomérations respectant plus facilement les contraintes de compatibilité
électromagnétique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les paramètres de réglage sont déterminés afin de minimiser l'impact de brouillages par des signaux extérieurs sur les zones de couverture et de minimiser des brouillages par les ondes émises par les antennes vers des zones autres que les zones de couverture, particulièrement en zone frontalière des

4 zones de couverture. En particulier, des paramètres de réglage peuvent être relatifs à des directivités et des puissances d'émission des antennes et/ou un basculement de mode de propagation des ondes émises.
L'émission d'ondes radioélectriques selon l'invention respecte des niveaux de brouillage à l'extérieur du territoire prédéterminé et rend possible l'utilisation de fréquences interdites réservées à d'autres pays. Par exemple l'émission est assurée par des antennes de sol pendant le jour et complétée par des antennes à tir ionosphérique pendant la nuit.
L'invention concerne également un système d'antennes pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises. Le système comprend un dispositif de traitement central pour analyser les caractéristiques mesurées transmises depuis les récepteurs en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, et pour transmettre les paramètres de réglage déterminés aux antennes, afin de piloter les antennes en fonction des réglages.

Enfin, l'invention se rapporte à un produit de programme informatique comprenant une mémoire où un code lisible par ordinateur est matérialisé pour exécution par une unité
centrale de traitement reliée à un système d'antennes pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins 'une bande de fréquence respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises. Le programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est chargé et exécuté
sur le dispositif de traitement, réalisent les étapes de :

a)analyser les caractéristiques mesurées transmises depuis les récepteurs en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, et

5 b) transmettre les paramètres de réglage déterminés aux antennes afin de piloter les antennes en fonction des paramètres de réglage.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention, données à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission à onde de sol ;

- la figure 2 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission directive à onde de sol du type "hot guy - la figure 3 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission à onde de sol du type "anti-évanouissement" ;

- la figure 4 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission du type "doublet horizontal" proche du sol à tir ionosphérique ;

5a - la figure 5 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission du type "doublet horizontal" à tir ionosphérique vertical et variable;

6 - la figure 6 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission du type "hélice"
à tir ionosphérique vertical ;
- la figure 7 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission du type "pylône"
au sol ou surélevée à tir variable ionosphérique omnidirectionnel ;
- la figure 8 est une vue de face verticale schématique d'un ensemble d'antennes d'émission du type "pylône" au sol ou surélevée à tir ionosphérique dirigé commutable ;
- la figure 9 est une vue de face verticale schématique d'une antenne d'émission du type "long fil horizontal" proche du sol, dit également "beverage", à tir ionosphérique dirigé ;
- la figure 10 est un schéma de propagation d'ondes moyennes dans des couches ionosphériques ;
- la figure 11 est un bloc-diagramme schématique d'un système de diffusion comprenant un réseau d'antennes d'émission adaptatives selon l'invention ;
et - la figure 12 est un algorithme d'un procédé
d'émission selon l'invention.

Des antennes d'émission d'ondes radioélectriques ont une architecture particulière pour l'émission d'ondes radioélectriques selon un mode de propagation privilégié et présentent des paramètres de réglage spécifiques à modifier pour une adaptation aux conditions de propagation des ondes émises. Dans la suite de la description, chaque antenne d'émission est considérée comme associée à un émetteur et une unité de commande pour notamment interpréter des paramètres de réglage.

7 La terminologie suivante est employée dans la suite de la description. Une antenne d'émission rayonne des ondes dites "courtes" lorsque l'antenne rayonne avec une longueur d'onde utile % sensiblement décamétrique. Une antenne d'émission rayonne des ondes dites "moyennes" lorsque l'antenne rayonne avec une longueur d'onde utile X sensiblement hectométrique. Une antenne d'émission rayonne des ondes dites "longues" lorsque l'antenne rayonne avec une longueur d'onde utile % sensiblement kilométrique. La longueur d'onde X correspond à la fréquence centrale de la bande de fréquence dans laquelle des ondes sont à émettre par l'antenne.
Dans la plupart des figures 1 à 9 montrant des antennes commentées ci-après, des lobes de diagramme de rayonnement des antennes sont dessinés parfois pour différents paramètres de réglage.

En référence à la figure 1, une antenne d'émission à onde de sol AS1 rayonne des ondes moyennes ou longues et comprend essentiellement un plan de masse métallique sensiblement horizontal à
proximité et sous la surface du sol, une boucle d'excitation métallique ouverte ou fermée sensiblement horizontale, et un élément de liaison métallique, sensiblement vertical, reliant la boucle d'excitation au plan de masse. La boucle d'excitation s'étend sensiblement horizontalement au-dessus de la surface du sol. L'antenne AS1 émet essentiellement des ondes de sol omnidirectionnelles et peu d'ondes ionosphériques.
L'antenne AS1 est utilisée de préférence pour rayonner des ondes moyennes à faible puissance en périphérie d'agglomération, en raison de sa discrétion dans le paysage et de sa conformité aux

8 problèmes de compatibilité électromagnétique. Pour l'antenne AS1, le paramètre de réglage à modifier est de préférence la puissance d'émission.

En référence à la figure 2, une antenne d'émission directive à onde de sol AS2 appelée "hot guy" rayonne des ondes moyennes ou longues et comprend essentiellement un pylône vertical associé à
un hauban actif, reliés à un plan de masse métallique filaire sensiblement horizontal. L'antenne d'émission AS2 émet essentiellement des ondes de sol avec une directivité ajustable.
Le plan de masse métallique filaire est composé
de fils de cuivre disposés sur environ 30 à 120 rayons autour de l'antenne, d'une longueur proche du quart d'onde. Les fils de cuivre sont enfouis dans le sol à une profondeur entre 30 cm environ et 60 cm environ de la surface du sol. La valeur d'une réactance, self ou capacité, au pied du hauban actif et la position d'accrochage du hauban au sol, ou en d'autres termes l'angle formé entre le hauban et le pylône, déterminent l'axe d'émission du diagramme de rayonnement et la directivité de l'onde de sol. Par exemple, la variation de la valeur de la réactance permet de passer d'une diffusion omnidirectionnelle pendant la nuit à une diffusion avec un rapport avant/arrière de 25 dB pendant le jour.

En référence à la figure 3, une antenne d'émission à onde de sol AS3 rayonne des ondes moyennes ou longues et comprend essentiellement un pylône vertical relié à un plan de masse métallique filaire sensiblement horizontal. L'antenne AS3 rayonne uniquement des ondes de sol de manière omnidirectionnelle.

9 Le plan de masse métallique filaire est composé
de fils de cuivre disposés sur 30 à 120 rayons autour de l'antenne, d'une longueur proche du quart d'onde.
Les fils de cuivre sont enfouis dans le sol à une profondeur entre 30 et 60 cm de la surface du sol.
Cette antenne présente un diagramme de rayonnement pincé au sol et ne diffuse aucune onde vers les couches ionosphériques sensibles. L'antenne AS3, de type "anti-évanouissement" (anti-fading), est utilisée pour rayonner des ondes de sol à forte puissance avec une portée lointaine, sans phénomène d'évanouissement pendant la nuit.

Les figures 4 à 9 illustrent des antennes d'émission à tir ionosphérique qui rayonnent des ondes courtes, moyennes ou longues, c'est-à-dire avec une longueur d'onde utile X sensiblement décamétrique, hectométrique ou kilométrique. Un angle de tir par rapport à l'horizontale détermine la portée qui varie de 100 km à 2000 km. Par exemple, pour un angle de tir supérieur à 60 , la portée ne dépasse pas 150 km, et pour un angle de tir à 40 , la portée est de 250 km environ. Les antennes à tir ionosphérique émettent peu ou pas d'ondes de sol et la zone couverte prend une forme annulaire ou elliptique qui est d'autant plus large que l'angle de tir est faible.

En référence à la figure 4, une antenne d'émission à tir ionosphérique ATI1 commutable en polarisation comprend essentiellement un plan de masse métallique sensiblement horizontal, un doublet métallique sensiblement horizontal à réactance centrale commutable représentée par un rectangle noir, et un monopole métallique, sensiblement vertical, reliant le doublet métallique au plan de masse. L'antenne ATI1 rayonne des ondes vers l'ionosphère avec une directivité verticale et peu d'ondes de sol.
Le doublet métallique s'étend sensiblement horizontalement au-dessus de la surface du sol à une hauteur réglable égale environ au dixième de la longueur d'onde Å, par rapport au plan de masse, afin de favoriser une émission à incidence verticale selon un lobe large et ainsi modifier la zone de couverture assurée par l'antenne ATI1. Le monopole métallique assure une émission ionosphérique à incidence verticale large et rayonne des ondes de sol à
proximité. La zone de couverture est alors bi-localisée.

En référence à la figure 5, une antenne d'émission à tir ionosphérique ATI2 comprend essentiellement un plan de masse métallique sensiblement horizontal, un doublet métallique sensiblement horizontal à réactance centrale commutable représentée par un rectangle noir, et deux pylônes métalliques, sensiblement verticaux, supportant le doublet métallique au-dessus du plan de masse. L'antenne ATI2 rayonne uniquement des ondes vers l'ionosphère avec une directivité ajustable.
Comme montré par deux positions du doublet métallique à la figure 5, la hauteur séparant le doublet métallique du plan de masse varie entre environ 2/10 et environ 2/3 ce qui autorise une émission à incidence verticale ou oblique, modifiant ainsi la zone de couverture desservie par l'antenne ATI2.

ll En référence à la figure 6, une antenne d'émission à tir ionosphérique AT13 comprend essentiellement une hélice métallique s'étendant sensiblement verticalement et positionnée au-dessus d'un plan de masse métallique sensiblement horizontal. L'antenne ATI3 rayonne des ondes à
polarisation circulaire vers l'ionosphère avec une directivité sensiblement verticale.
Le diagramme de rayonnement de l'antenne dépend de la hauteur de l'hélice. Par exemple, lorsque la hauteur de l'hélice est petite, le diagramme de rayonnement présente une directivité selon un lobe large à l'instar de l'antenne ATIl à tir ionosphérique avec le doublet métallique selon la figure 4. Plus la hauteur de l'hélice est grande, plus le lobe caractérisant la directivité de l'antenne est étroit. L'antenne AT13 dessert une zone de couverture locale de forme annulaire et étroite.

En référence à la figure 7, une antenne d'émission à tir ionosphérique ATI4 comprend essentiellement un pylône vertical positionné au-dessus d'un plan de masse métallique sensiblement horizontal. L'antenne ATI4 rayonne des ondes vers l'ionosphère avec une directivité ajustable et peu d'ondes de sol.
Le pylône vertical contient une réactance, représentée par un rectangle noir, dont la valeur variable oriente le diagramme de rayonnement de l'antenne selon une émission omnidirectionnelle, dirigée sous incidence oblique confinée. Aucune émission d'ondes selon une incidence verticale n'est possible. Par ailleurs, le diagramme de rayonnement de l'antenne ATI4 peut présenter plusieurs lobes distincts selon différentes incidences, afin de desservir différentes zones de couverture de forme annulaire.

En référence à la figure 8, plusieurs antennes d'émission à tir ionosphérique ATI4 sont disposées suffisamment proches les unes des autres pour modifier une répartition de phase et/ou de puissance afin de favoriser une émission d'ondes dirigée selon une incidence oblique.
Contrairement à une seule antenne ATI4 qui rayonne de manière omnidirectionnelle, l'ensemble d'antennes ATI4 présente un diagramme de rayonnement adaptatif en direction, afin de desservir une zone de couverture particulière avec un gain élevé, notamment en bordure intérieure d'un territoire prédéterminé.

En référence à la figure 9, une antenne à tir ionosphérique AT15 appelée "beverage" rayonne des ondes courtes, moyennes ou longues avec une longueur d'onde utile X sensiblement métrique, hectométrique ou kilométrique et comprend essentiellement un plan de masse métallique sensiblement horizontal enfoui dans le sol, un long fil métallique s'étendant sensiblement à l'horizontale et proche du sol, un générateur reliant l'une des extrémités du fil au plan de masse et une charge reliant l'autre extrémité
du fil au plan de masse. L'antenne AT15 rayonne des ondes progressives vers l'ionosphère avec une directivité ajustable et peu d'ondes courtes de sol.
L'antenne ATI5 présente un diagramme de rayonnement avec un lobe étroit sous incidence oblique. Le fil métallique s'étend sensiblement horizontalement au-dessus de la surface du sol à une hauteur de 3 ou 4 mètres environ pour l'émission d'ondes courtes, avec en général une longueur comprise entre 3xX et 8x%,. La variation de la longueur du fil modifie la portée d'émission de l'antenne. L'antenne ATI5 dessert des zones de couverture éloignées et correspondant à des localisations précises et ponctuelles telles que des îles ou des villes.

Dans la suite de la description, les antennes de sol et les antennes à tir ionosphérique sont désignés indifféremment par AS et ATI respectivement.

Des antennes d'émission à onde d'espace AE sont utilisées pour la diffusion d'ondes courtes vers des agglomérations par exemple. La propagation des ondes s'effectue selon un mode "point à point", en visibilité directe avec la zone à desservir. Une antenne à ondes d'espace est généralement disposée sur une éminence et dirigée vers la zone à desservir.
La modulation de la directivité des antennes à
ondes d'espace est par exemple mécanique à l'aide d'un rotor ou électrique par déphasage. La directivité est inclinée afin de réduire l'émission d'ondes parasites par ces antennes dans l'ionosphère.
Une antenne à onde d'espace est par exemple constituée de plusieurs aériens tels qu'une antenne log-périodique, une antenne Yagi ou une antenne panneau, disposés pour émettre suivant des directions différentes. L'antenne à onde d'espace peut aussi émettre de manière omnidirectionnelle dans une zone discoïdale ayant pour centre l'antenne.

La figure 10 est une vue schématique de la propagation d'ondes moyennes selon des couches de l'ionosphère. Pendant la journée, le rayonnement solaire, notamment le rayonnement ultraviolet, ionise des particules de gaz qui libèrent des électrons dans l'ionosphère. La densité d'électrons libres croît avec l'altitude dans l'ionosphère qui se décompose en trois couches principales D, E et F. Des altitudes, données ci-après à titre d'exemple, varient considérablement en fonction de la journée et de la nuit, de la saison et de l'activité du soleil engendrant notamment des tâches solaires variables.
La couche D est la plus basse et atteint des altitudes comprises entre 50 et 70 km environ. La couche D se manifeste pendant la journée, mais contient de l'air dont la densité est suffisamment élevée pour que les ions et les électrons libres se recombinent et absorbent les ondes moyennes. Dès le début de la nuit, la couche D a une concentration des électrons libres décroissant rapidement et disparaît, laissant passer les ondes moyennes vers les couches E
et F.

La couche E atteint des altitudes comprises entre 70 et 150 km environ. Pendant la nuit, la concentration des électrons libres chute rapidement comme pour la couche D, mais la couche E ne disparaît pas totalement.

La couche F atteint des altitudes comprises entre 150 et 300 km environ. Puisque la densité de l'air à ces altitudes est très faible, les ions et les électrons libres se recombinent seulement en partie et la couche F reste ionisée pendant la nuit.
Les ondes radioélectriques qui sont émises vers l'ionosphère subissent une atténuation dans la couche D qui varie en fonction de l'inverse du carré de la fréquence des ondes radioélectriques. Par conséquent, les ondes radioélectriques à fréquence basse n'atteignent les couches E et F seulement pendant la nuit, lorsque la couche D disparaît. Les ondes radioélectriques subissent une réfraction de plus en plus forte en fonction de l'altitude dans les couches E et F de l'ionosphère où la densité en électrons libres est croissante avec l'altitude. Pour les hautes fréquences, la réfraction devient suffisante pour infléchir la trajectoire de la propagation des ondes radioélectriques vers le sol ; par conséquent, les couches E et F rétrodiffusent les ondes radioélectriques.
Les ondes radioélectriques sont réfléchies dans l'ionosphère en fonction de l'angle d'incidence et de la bande de fréquence dans lesquelles les ondes radioélectriques sont émises. Par exemple pendant la nuit, des ondes radioélectriques, qui sont émises dans une bande de fréquence élevée avec un angle d'incidence faible par rapport à l'horizontale, sont réfléchies en haute altitude de la couche F pour atteindre une zone de couverture, dite zone nocturne, éloignée du point d'émission EM de l'onde radioélectrique. Dans cet exemple, la distance séparant le point de réception R du point d'émission EM de l'onde radioélectrique varie entre 500 et 1500 km environ.

Des ondes de sol émises par une antenne de sol ont une trajectoire qui suit la courbure de la Terre, puisque des courants induits à la surface du sol engendrent une inclinaison du front d'onde des ondes radioélectriques. Par exemple, l'onde de sol générée par une antenne de sol se trouve guidée par une bande de terre par suite de réflexions multiples sur la surface de séparation entre le diélectrique constitué
par la terre et le milieu extérieur constitué par l'air et sur une surface métallique enfouie constituée par le plan de masse de l'antenne. Une antenne rayonnant des ondes de sol dessert une zone de couverture, dite zone diurne, large d'environ 150 km par exemple.
Pendant la nuit, la couche D disparaît et les ondes radioélectriques émises vers l'ionosphère atteignent une zone de couverture au moins distante de 500 km par exemple du point d'émission EM des ondes radioélectriques. Cependant, les antennes de sol ont une portée limitée, égale à 150 km par exemple. Il existe donc une zone de silence qui ne reçoit aucune onde émise depuis le point d'émission EM, que ce soit depuis une antenne de sol ou une antenne à tir ionosphérique. Pendant la nuit, la zone de silence est par exemple comprise entre 150 km et 500 km.

Pendant la journée, des ondes radioélectriques émises par des antennes à tir ionosphérique peuvent atteindre une zone de couverture desservie par une antenne de sol émettant les mêmes ondes radioélectriques. Il en résulte une zone d'évanouissement (fading), où des ondes de même fréquence sont reçues avec un déphasage aboutissant à
des interférences destructrices qui dégradent la qualité de réception des ondes radioélectriques.

En référence à la figure 11, le système de diffusion selon l'invention comprend un serveur central SC, une base de données BD en relation avec le serveur central SC, au moins une antenne de sol AS, au moins une antenne à tir ionosphérique ATI, au moins une antenne à onde d'espace AE, des récepteurs de qualité RQ et des récepteurs de brouillage RB.
Le serveur central SC communique avec les antennes et les récepteurs via un réseau de télécommunications RT du type internet, ou en variante par des lignes de télécommunications spécialisées. Le serveur central constitue un dispositif de traitement central au système d'antennes pour analyser des données, telles que des caractéristiques d'onde mesurées CO, et déterminer des paramètres de réglage d'antenne, comme on le verra ci-après.
La base de données BD est liée au serveur central SC, c'est-à-dire elle est soit intégrée dans le serveur central SC, soit incorporée dans un serveur de gestion de base de données et reliée au serveur central par une liaison locale ou distante.
La base de données BD comprend notamment des paramètres de réglage relatifs à des modes de propagation pour chaque site d'émission, c'est-à-dire relatifs à chaque antenne d'émission, et des coefficients propres à chaque site selon différentes dates. Les paramètres de réglage et les coefficients sont définis en fonction des modes de propagation de manière à conserver sensiblement des zones de couverture locales ou globales prédéterminées.

Les antennes desservent des zones de couverture respectives dont la réunion dessert une zone de couverture globale correspondant par exemple à un territoire prédéterminé TP, en réduisant au minimum les zones de silence où peu d'ondes radioélectriques sont reçues.
Sur le territoire prédéterminé TP, tel un pays ou une région, sont disposés des récepteurs de qualité RQ pour évaluer la qualité de réception des ondes radioélectriques émises par les différentes antennes d'émission AS, ATI, AE.
Par ailleurs, à l'extérieur et en bordure du territoire prédéterminé TP sont disposés des récepteurs de brouillage RB pour vérifier si des services de diffusion radioélectrique propres à
d'autres territoires, tels que des pays, limitrophes au territoire TP sont brouillés par les ondes radioélectriques émises par les différentes antennes AS, ATI, AE.
Par exemple, les récepteurs RB sont utilisés seulement lors du démarrage d'un service de diffusion radioélectrique ou lors de la détection de brouillages.

Les récepteurs RQ, RB mesurent des caractéristiques d'onde CO relatives à la réception des ondes émises par les antennes AS, ATI, AE et représentatives de la qualité des ondes reçues, telles que des puissances, des réponses impulsionnelles et des rapports signal à bruit. Les caractéristiques d'onde reçues CO sont transmises au serveur central Sc via le réseau de télécommunications RT.
Chaque récepteur RQ, RB comprend, outre une antenne de réception et des étages de réception, des moyens logiciels et matériels pour mesurer les caractéristiques CO et les transmettre au serveur SC.
Par exemple, ces moyens logiciels et matériels sont sous la forme d'un serveur IP (Internet Protocol) transmettant des données, y compris les caractéristiques mesurées CO sous forme de paquets IP
selon le protocole de transport TCP (Transport Control Protocol).
Pour diffuser des programmes sur l'ensemble du territoire prédéterminé TP, des diffuseurs émettent des ondes courtes et/ou moyennes et/ou longues dans des bandes de fréquence respectives. Par ailleurs, les ondes sont émises selon différents modes de propagation relatifs aux différentes antennes AS, ATI, AE.
Selon un mode "central", une seule antenne centrale omnidirective AS génère des ondes moyennes de sol afin de couvrir une zone circulaire englobant partiellement ou totalement le territoire prédéterminé TP pendant le jour. Pendant la nuit, les ondes moyennes de sol générées par l'antenne centrale AS ont leur puissance qui diminue, et couvrent une zone circulaire plus restreinte ; plusieurs antennes directives AS situées en périphérie du territoire prédéterminé TP sont alors activées de manière synchronisée afin de couvrir des zones non desservies par l'antenne centrale. Par exemple, l'antenne centrale AS est de type "anti-évanouissement". et les antennes périphériques AS comprennent un plan de masse métallique, comme celle représentée à la figure 1. Selon un autre exemple, l'antenne centrale peut être une antenne à tir ionosphérique ATI générant des ondes courtes.

Selon un mode "périphérique", des antennes directives AS et/ou ATI situées en périphérie du territoire prédéterminé TP génèrent des ondes moyennes ou longues de sol de manière synchronisée afin de couvrir le territoire prédéterminé TP. Par exemple, les antennes AS sont du type de l'antenne "hot guy" AS2.
Selon un mode "extérieur", des antennes directives AS situées en périphérie du territoire prédéterminé TP et générant des ondes moyennes ou longues sont activées de manière synchronisée afin de couvrir le territoire prédéterminé TP. Par exemple, les antennes AS sont du type de l'antenne "hot guy"
AS2 et sont disposées sur des îles ou des plates-formes maritimes afin de bénéficier des bonnes conditions de propagation sur la mer.
Selon un mode "confiné", des antennes directives ou omnidirectionnelles AE génèrent des ondes courtes d'espace et sont réparties régulièrement sur le territoire prédéterminé TP pour desservir respectivement des zones de couverture locales distinctes les unes des autres. Ces antennes sont activées de manière synchronisée afin de couvrir le territoire prédéterminé TP. Par exemple, les antennes AE sont de type "cosécanté" sans émission d'ondes au-dessus de l'horizon afin de limiter des phénomènes de brouillage dus à des ondes émises au-dessus de l'horizon et réfléchies par l'ionosphère.
De manière générale dans des zones du territoire prédéterminé TP, la réception d'ondes émises dans une bande de fréquence donnée relative à un programme radiophonique peut être brouillée par la réception d'autres ondes émises dans la même bande de fréquence mais relatives à au moins un autre programme radiophonique. Ces phénomènes de brouillage ont lieu essentiellement pendant la nuit en raison de la propagation d'ondes de brouillage dans l'ionosphère, lesdites ondes de brouillage étant diffusées très loin de leurs sites d'émission et reçues dans des zones où d'autres ondes sont également reçues et interfèrent avec lesdites ondes de brouillage. Par conséquent, le champ électromagnétique relatif à des ondes est localement renforcé dans certaines zones par la propagation d'ondes ionosphériques, de sol ou d'espace émises par d'autres antennes du réseau de l'invention afin de minimiser dans le brouillage la contribution d'ondes ionosphériques émises depuis d'autres pays par exemple.

Par ailleurs, un nombre important d'antennes d'émission composant le réseau assure une diversité
de propagation et un niveau de réception moyen afin de limiter des perturbations liées à de fortes variations du comportement de l'ionosphère et notamment les phénomènes de brouillage provoqués par la propagation d'ondes ionosphériques.

En référence maintenant à la figure 12, le procédé d'émission selon une réalisation préférée de l'invention comprend des étapes El à E8 exécutées automatiquement dans le système de diffusion.
A des étapes initiales E0, dans la base de données BD relative au serveur central SC sont mémorisées des données nécessaires à la réalisation de l'invention. Par ailleurs, différentes ondes sont émises selon des modes de propagation par des antennes ATI, et/ou AS et/ou AE.
Des paramètres de réglage relatifs à des modes de propagation pour chaque antenne d'émission sont mémorisés dans la base de données BD. Les paramètres de réglage concernent notamment des directivités, des puissances d'émission, des polarisations et des gains des antennes et sont à estimer régulièrement pour desservir des zones de couverture prédéterminées.
La base de données BD contient également des données telles que des informations géographiques, géologiques et topographiques relatives au territoire prédéterminé TP et des informations sur l'implantation des agglomérations. D'autres données concernent des prévisions météorologiques et des prévisions sur le comportement de l'ionosphère qui dépendent notamment de l'activité solaire selon la saison, l'heure de la journée et du lieu géographique par exemple.

En fonction des différentes informations énoncées précédemment, des données d'horodatage définissent des coefficients propres à chaque site d'émission selon différentes dates et permettent d'établir des zones de couverture locales ou globales en fonction des modes de propagation.
Aux paramètres de réglage et aux données d'horodatage sont associés des scénarii de commutation d'antennes destinés à respecter des niveaux de brouillage hors du territoire prédéterminé
TP et garantir une qualité de réception des services de diffusion radioélectrique diffusés dans le territoire prédéterminé TP. Les scénarii sont modifiés progressivement selon des caractéristiques mesurées d'ondes reçues afin d'établir des modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans le territoire prédéterminé en fonction des modes de propagation.

A l'étape El, le serveur central SC sélectionne une bande de fréquence comprenant la totalité des fréquences associées à des services de diffusion radioélectrique respectifs transmis sur des ondes ayant des longueurs d'onde utiles sensiblement égales. Par exemple, trois bandes de fréquence sont prévues, dont la bande d'onde courte, la bande d'onde moyenne et la bande d'onde longue correspondant respectivement à des fréquences associées à des ondes courtes, des ondes moyennes et des ondes longues.
Le serveur central SC sélectionne alors un mode de propagation compatible avec la bande de fréquence sélectionnée afin d'effectuer des tests sur la qualité d'un signal reçu dans et hors du territoire prédéterminé TP, le signal reçu étant relatif au mode de propagation sélectionné.

En variante, une seule fréquence associée à un service de diffusion radioélectrique est sélectionnée afin d'effectuer des tests sur la qualité d'un signal transporté par des ondes émises à cette fréquence.
Selon une autre variante, différents modes de propagation et de modulation (codage) sont sélectionnés afin d'effectuer les tests de qualité
simultanément.
A l'étape E2, le serveur central SC sélectionne des récepteurs de qualité RQ disposés dans le territoire prédéterminé TP et des récepteurs de brouillage RB disposés hors du territoire prédéterminé TP, selon le mode de propagation sélectionné. Les récepteurs sélectionnés sont activés, par exemple automatiquement par le serveur SC via le réseau RT, et sont aptes à capter des ondes émises par des antennes spécifiques au mode de propagation sélectionné.
A l'étape E3, les récepteurs mesurent des caractéristiques CO des ondes émises. Par exemple, les caractéristiques sont des puissances reçues, des réponses impulsionnelles et des rapports signal à
bruit.
Dans les zones de couverture du territoire prédéterminé TP, des récepteurs de qualité RQ
comparent des puissances reçues relatives aux ondes émises par les antennes AS, ATI, AE du système de diffusion à des seuils de puissance prédéterminés dans les zones de couverture afin de contrôler si une puissance reçue relative à un service de diffusion radioélectrique propre au territoire prédéterminé est suffisante selon des critères de qualité de réception. Par exemple, pendant la nuit notamment, la qualité de réception d'un service de diffusion radioélectrique est amoindrie par le brouillage provoqué par la propagation d'ondes ionosphériques émises depuis d'autres pays et la puissance reçue relative au service de diffusion radioélectrique doit être suffisamment élevée pour contrer le brouillage.
Les récepteurs de qualité RQ effectuent en outre des mesures de goniométrie et évaluent des taux d'erreur binaire pour des signaux numériques reçus.
A l'extérieur et en bordure du territoire prédéterminé TP, des récepteurs de brouillage RB
comparent des puissances reçues relatives aux ondes émises par les antennes AS, ATI, AE du système de diffusion à des puissances reçues relatives à
d'autres ondes émises depuis différents territoires limitrophes aux zones de couverture, pour contrôler si des services de diffusion radioélectrique propres aux territoires limitrophes sont brouillés par les ondes radioélectriques émises par l'une ou plusieurs des différentes antennes AS, ATI, AE. En outre, les récepteurs de brouillage RB peuvent identifier les antennes provoquant un brouillage extérieur et effectuent également des mesures de goniométrie.
A l'étape E4, les récepteurs RQ et RB
transmettent les caractéristiques mesurées CO au serveur central SC. Par exemple, les caractéristiques sont transmises sous forme de paquets IP via le réseau RT, ou par courriel ou par télécopie, et sont interprétées par exemple par des techniciens rattachés au serveur central SC. Les caractéristiques peuvent être transmises à des horaires prédéterminés, correspondant notamment aux heures de lever et de coucher du soleil par exemple.
Le serveur central SC mémorise alors les caractéristiques reçues CO dans la base de données BD
afin d'enrichir un historique détaillé des caractéristiques des ondes reçues par les antennes AS, ATI, AE. L'historique est nécessaire à
l'établissement des modèles de prévision sur la diffusion des ondes.
En variante, tous les récepteurs RQ, RB sont activés simultanément afin d'effectuer des mesures sans discontinuité et enrichir constamment la base de données BD. Dans ce cas, toutes les caractéristiques reçues sont triées selon les récepteurs et les modes de propagation.

A l'étape E5, le serveur central SC analyse les caractéristiques d'onde reçues CO en fonction des informations incluses dans la base de données BD, notamment en fonction des modèles de prévision sur la diffusion des ondes. Le serveur central analyse notamment les puissances reçues et les résultats de comparaison entre les puissances reçues et les seuils de puissance prédéterminés.
En variante, le serveur central SC effectue les différentes comparaisons relatives aux puissances des ondes émises par les antennes du système de diffusion après réception des caractéristiques CO transmises par les récepteurs. En particulier, le serveur central compare des puissances reçues relatives aux ondes émises par les antennes du système de diffusion à des seuils de puissance prédéterminés dans les zones de couverture et à des puissances reçues relatives à d'autres ondes émises depuis différents territoires limitrophes en bordure extérieure du territoire prédéterminé.
Le serveur central SC identifie des antennes à
régler associées à des modes de propagation,. lorsque des critères de qualité ne sont pas respectés. Par exemple, lorsque la réception globale d'un signal dans le territoire prédéterminé TP est trop faible pendant la journée ou est brouillée pendant la nuit, l'antenne centrale AS de type "hot guy" selon le mode de propagation dit "central" est identifiée. Le serveur central compare les caractéristiques reçues CO avec des caractéristiques estimées par les modèles de prévision sur la diffusion des ondes afin d'évaluer des paramètres de réglage des antennes respectant des critères de qualité et de modifier éventuellement des scénarii de commutation d'antenne.
A l'étape E6, le serveur central SC détermine des paramètres de réglage d'antenne PR à transmettre aux antennes en fonction des analyses des caractéristiques reçues CO. Les paramètres de réglage PR sont spécifiques à chaque antenne selon le mode de propagation associé. Au moins un paramètre de réglage parmi les suivants est à transmettre à chacune des antennes identifiées : la puissance, la fréquence et la polarisation des ondes émises, la position, l'orientation et la hauteur de l'antenne, et l'inclinaison et la commutation de la directivité de l'antenne. En outre, les analyses des caractéristiques reçues CO peuvent conduire à un basculement de mode de propagation et donc à un changement des paramètres de réglage de manière à
désactiver certaines antennes et à régler à nouveau d'autres antennes.
Les paramètres de réglage PR des antennes sont déterminés pour adapter notamment le mode de propagation sélectionné à la répartition des différentes zones de couverture afin d'optimiser la qualité de réception d'un signal et la couverture globale du territoire prédéterminé TP. En outre, les paramètres de réglage PR doivent satisfaire aux conditions de réception souhaitées dans les zones de couverture et dans les zones extérieures éventuellement brouillées, c'est-à-dire minimiser le brouillage à la fois dans le territoire prédéterminé
TP et dans les pays limitrophes ou toute zone autre que les zones de couverture du territoire prédéterminé TP.
Dans l'exemple avec l'antenne centrale AS selon le mode "central", le serveur central modifie la directivité et augmente la puissance d'émission pour l'antenne centrale AS afin d'assurer une qualité de réception dans le territoire prédéterminé TP. Au contraire, si l'antenne centrale AS provoque un brouillage des services propres à d'autres territoires extérieurs au territoire prédéterminé, le serveur central diminue la puissance d'émission pour l'antenne centrale AS et active plusieurs antennes directives de sol AS en périphérie du territoire prédéterminé TP et dirigées vers celui-ci, ou active plusieurs antennes omnidirectionnelles à onde d'espace AE de courte portée situées en périphérie du territoire prédéterminé TP.
Lorsque la réception d'ondes de sol émises par des antennes de sol AS subit un brouillage dans une agglomération pendant la nuit, d'autres antennes de sol AS directives ou omnidirectionnelles peuvent être activées localement pour contrer le brouillage.
Selon un autre exemple, des ondes courtes d'espace sont diffusées à l'intérieur d'une agglomération et des ondes moyennes de sol ou d'espace sont diffusées à l'extérieur de l'agglomération. A l'extérieur de l'agglomération, la puissance des ondes courtes d'espace devient trop faible pour satisfaire à la qualité de réception et les ondes moyennes sont inadaptées à l'implantation de l'agglomération. Dans cet exemple, le serveur central SC détermine une zone périphérique de.

l'agglomération à partir de laquelle les ondes moyennes de sol ou d'espace doivent être émises.
Ainsi, des récepteurs numériques peuvent commuter rapidement et automatiquement de la bande d'onde courte à la bande d'onde moyenne, ou inversement, pour capter un même service de diffusion radioélectrique sur la meilleure fréquence disponible.
Le serveur central SC analyse l'historique des paramètres de réglage précédemment transmis. Si la réception d'ondes moyennes et/ou longues dans une partie du territoire prédéterminé TP reste brouillée malgré une augmentation de puissance d'émission des ondes moyennes et/ou longues, des antennes à ondes d'espace AE peuvent être activées pour émettre des ondes courtes dont la réception n'est pas brouillée dans ladite partie du territoire prédéterminé.
A l'étape E7, le serveur central SC transmet les paramètres de réglage déterminés PR aux antennes précédemment identifiées. Par exemple, des paramètres de réglage PR déterminés pour une antenne d'émission sont inclus dans des paquets IP transmis via le réseau RT et sont interprétés automatiquement par une unité de commande reliée à l'antenne d'émission et faisant office de client pour le serveur SC pour télécommander l'antenne.
En variante, les paramètres de réglage PR sont transmis par courriel ou par télécopie et sont interprétés par des techniciens contrôlant les sites d'émission rattachés aux antennes.
A l'étape E8, des caractéristiques d'émission des antennes sont pilotées mécaniquement et/ou électroniquement par leurs unités de commande en fonction des paramètres de réglage transmis PR.

A titre d'exemples de caractéristique d'émission, la puissance d'émission et/ou la modulation (codage) relatives à l'une des antennes d'émission AS, ATI, AE sont ajustées automatiquement par l'unité de commande reliée à l'antenne, et le diagramme de rayonnement d'une autre antenne d'émission est réglé en manuel par un technicien selon des paramètres de réglage transmis tels qu'un déphasage et une variation de l'orientation de l'antenne.

Les étapes El à E8 sont exécutées régulièrement pour mettre à jour la base de données BD du serveur central SC et améliorer les modèles de prévision sur la diffusion des ondes. En outre, la mise à jour régulière de la base de données permet une combinaison des différents modes de propagation utilisés dans le système d'antennes d'émission afin d'offrir constamment une qualité de réception optimale sur le territoire prédéterminé et une absence de brouillage à l'extérieur du territoire prédéterminé.

L'invention décrite ici concerne un procédé et un serveur SC pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence respectivement vers des zones de couverture. Selon une implémentation préférée, les étapes du procédé de l'invention sont déterminées par les instructions d'un programme d'ordinateur incorporé dans un dispositif informatique tel que le serveur central SC. Le programme compQrte des instructions de programme qui, lorsque ledit programme est chargé et exécuté dans le dispositif dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme, réalisent les étapes du procédé selon l'invention.
En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur sur ou dans un support d'informations, adapté à mettre en oeuvre l'invention.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence par plusieurs antennes respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises, comprenant les étapes suivantes de :
a) transmettre les caractéristiques mesurées depuis les récepteurs à un dispositif de traitement central, b) analyser les caractéristiques reçues dans le dispositif de traitement central en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, c) transmettre les paramètres de réglage déterminés depuis le dispositif de traitement central aux antennes, et d) piloter les antennes en fonction des paramètres de réglage.

2. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel les paramètres de réglage sont déterminés afin de minimiser l'impact de brouillages par des signaux extérieurs sur les zones de couverture et de minimiser des brouillages par les ondes émises par les antennes vers des zones autres que les zones de couverture.

3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les paramètres de réglage sont relatifs à des directivités et des puissances d'émission des antennes.

4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel des paramètres de réglage sont relatifs à un basculement de mode de propagation des ondes émises.

5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant, lors de l'une des étapes de mesure et d'analyse des caractéristiques reçues, une comparaison entre des puissances reçues relatives aux ondes émises par les antennes et des seuils de puissance prédéterminés dans les zones de couverture.

6. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant, lors de l'une des étapes de mesure et d'analyse des caractéristiques reçues, une comparaison entre des puissances reçues relatives aux ondes émises par les antennes et des puissances reçues relatives à d'autres ondes émises depuis des territoires limitrophes aux zones de couverture.

7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les caractéristiques comprennent des puissances reçues, des réponses impulsionnelles et des rapports signal à bruit.

8. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'émission est assurée par des antennes de sol pendant le jour et complétée par des antennes à tir ionosphérique pendant la nuit.

9. Système d'antennes pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises, comprenant un dispositif de traitement central pour analyser les caractéristiques mesurées transmises depuis les récepteurs en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, et pour transmettre les paramètres de réglage déterminés aux antennes afin de piloter les antennes en fonction des paramètres de réglage.

10. Le système selon la revendication 9, dans lequel au moins l'une des antennes est une antenne à onde de sol.

11. Le système selon la revendication 9 ou 10, dans lequel au moins l'une des antennes est une antenne à tir ionosphérique.

12. Le système selon l'une quelconque des revendications 9 à il, dans lequel au moins l'une des antennes est une antenne à
onde d'espace.

13. Un produit de programme informatique comprenant une mémoire où un code lisible par ordinateur est matérialisé, pour exécution par une unité centrale de traitement reliée à un système d'antennes pour émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de fréquence respectivement vers des zones de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des caractéristiques des ondes émises, le programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est chargé et exécuté dans le dispositif de traitement, réalisent les étapes de :
a) analyser les caractéristiques mesurées transmises depuis les récepteurs en fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, et b) transmettre les paramètres de réglage déterminés aux antennes afin de piloter les antennes en fonction des paramètres de réglage.