FR2690010A1 - Procédé de commande d'une antenne à balayage. - Google Patents

Procédé de commande d'une antenne à balayage. Download PDF

Info

Publication number
FR2690010A1
FR2690010A1 FR9204343A FR9204343A FR2690010A1 FR 2690010 A1 FR2690010 A1 FR 2690010A1 FR 9204343 A FR9204343 A FR 9204343A FR 9204343 A FR9204343 A FR 9204343A FR 2690010 A1 FR2690010 A1 FR 2690010A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
antenna
nominal
synchronization
packets
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9204343A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2690010B1 (fr
Inventor
Benedicto Ruiz
Lopriore
Bella
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agence Spatiale Europeenne
Original Assignee
Agence Spatiale Europeenne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agence Spatiale Europeenne filed Critical Agence Spatiale Europeenne
Priority to FR9204343A priority Critical patent/FR2690010B1/fr
Publication of FR2690010A1 publication Critical patent/FR2690010A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2690010B1 publication Critical patent/FR2690010B1/fr
Priority to US08/600,279 priority patent/US5648784A/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/2041—Spot beam multiple access
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'une antenne à balayage qui comporte: - une unité centrale de gestion de modulation (OBS) présentant un bus extérieur (BRC) de balayage angulaire et de synchronisation de paquets - au moins N dispositifs de commande de modulation (MOD1 ... MODN ) au moins un dispositif formateur de faisceau (BFN) - au moins un réseau de M éléments d'antenne (A1 ... AM ), l'unité centrale de gestion (OBS) présentant N premières bornes couplées respectivement à N deuxièmes bornes du dispositif formateur de faisceau (BFM) à travers lesdits N dispositifs de commande de modulation (MOD1 ... MODN ), et le dispositif formateur de faisceau présentant (BFN) d'une part M troisièmes bornes couplées respectivement auxdits M éléments d'antenne (A1 ... AN ), et d'autre part une borne de balayage et de synchronisation couplée audit bus extérieur (BRC). Le balayage est effectué en pointant le faisceau dans différentes directions préférentielles au rythme de paquets d'un multiplex de manière à adresser les paquets dans lesdites directions et à assurer une continuité de synchronisation.

Description

PROCEDE DE COMMANDE D'UNE ANTENNE A BALAYAGE
La présente invention a pour objet un procédé de commande d'une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage donnée.
Des réseaux de transmission par satellite à l'attention d'utilisateur terrestre fixe ont été conçus dans le but de réaliser des systèmes de télécommunication présentant des débits de données moyens ou élevés tout en satisfaisant aux critères suivants
- mise en oeuvre de terminaux terrestres de petite taille (V.SAT)
- capacité totale élevée du système
- efficacité élevée du dispositif de conversion radio fréquence embarqué sur le satellite
- allocation dynamique de la ressource.
Les critères ci-dessus conduisent à des compromis compliqués entre la conception de l'antenne multi-faisceau, le sous-système de transmission et le sous-système d'aiguillage et de traitement.
Un certain nombre de solutions connues conduisant à une amélioration de la conception de tels systèmes comportent notamment
- la couverture par une pluralité de faisceaux de la zone de service, par exemple entre six et douze faisceaux pour l'Europe,
- augmentation de la capacité du système par réutilisation des fréquences grâce à la mise en oeuvre de polarisations linéaires différentes,
- obtention d'une capacité variable grâce à la mise en oeuvre d'un ou plusieurs multiplex temporels par faisceau, bien que dans ce cas la granularité soit faible,
- accès multiples à division temporelle (TDMA) pour éviter un blocage de la liaison montante.
Une solution qui a également été propose consiste en la technique de saut de faisceaux, dans laquelle différents paquets d'un multiplex temporel peuvent être dirigés vers différents faisceaux au lieu d'être adressés continuellement à un seul faisceau.
L'inconvénient de cette technique est que la liaison au récepteur terrestre devient alors du type à accès multiples à division temporaire TDMA (par opposition à une liaison multiplex temporelle TDM) en raison du fait que les utilisateurs terrestres travaillent en mode pulsé et non en mode continu. Ceci implique~la mise en oeuvre de démodulateurs plus complexes et en outre une réduction de l'efficacité de la trame étant donné que des drapeaux de signalisation doivent être ajoutés en tête de trame pour permettre une acquisition de la synchronisation par le récepteur.
En outre, toutes les solutions ci-dessus supposent que l'on dispose de positions de faisceaux fixes et détermiées à l'avance, qui se recouvrent avec un niveau de recouvrement compris entre environ 3 et 4,5 dB pour la plupart des antennes. La puissance radio/fréquence RF embarquée nécessaire est déterminée par la demande de l'utilisateur dans les zones de bordure de couverture EOC qui "voient" le plus faible gain de l'antenne du satellite. I1 en résulte une perte de rendement pour le système. Une autre perte de rendement est due au problème de granularité, c'est-à- dire le prix à payer en terme de puissance pour augmenter la capacité d'un faisceau d'une quantité inférieure au débit d'un multiplex temporel.
Par ailleurs, un accès multiple temporel (TDMA) mettant en oeuvre une antenne à faisceaux multiples dont chacun balaye une dimension a été décrit dans l'article de Anthony S. ACAMPORA et al dans IEEE
Transactions on communication vol. COM27 n010 - oct.79 sous le titre "A satellite system with limited-scan spot beams". Selon ce système, les différents faisceaux balayent chacun des lignes parallèles et les faisceaux sont isolés entre eux en alternant leurs polarisations.
Ce système, qui est de conception compliquée, permet de couvrir une surface très importante (la totalité des
Etats-Unis) à partir d'un nombre peu élevé de faisceaux, mais au prix d'une limitation très importante de l'accessibilité du dispositif par les stations de réception terrestre, en raison de la dillution du temps d'accès de celles-ci due au balayage de lignes de grande amplitude.
- L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant de faciliter la conception des systèmes mettant en oeuvre des antennes, notamment multifaisceaux.
L'invention concerne ainsi un procédé de commande d'une antenne à balayage pour emettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage et présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de synchroniser le balayage avec des paquets d'informations émis et/ou reçus par l'antenne et de pointer séquentiellement le faiscau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans des directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, les zones nominales de couverture des différentes directions préférentielles se recoupant au moins partiellement de manière à définir une zone nominale de synchronisation, de telle sorte que
a) tout point de la zone nominale de synchronisation est susceptible de recevoir des paquets émis par l'antenne lorsque ledit point est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point n'est pas situé dans une dite zone et/ou
b) pour tout point d'émission situé dans la zone nominale de synchronisation, l'antenne est susceptible de recevoir des paquets émis par ledit point d'émission lorsqu'il est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de ladite synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point d'émission n'est pas situé dans une dite zone.
Selon ce procédé, on obtient ainsi le résultat remarquable que l'on-maintient un mode continu de fonctionnement en multiplex temporel tout en adressant séquentiellement aux différents utilisateurs les paquets qui leur sont destinés en vue d'une réception par ceux-ci avec un gain maximum d'antenne du satellite.
Le balayage peut être effectué autour d'une direction centrale nominale du faisceau de telle sorte que la zone nominale de synchronisation ait une forme de symétrie circulaire.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit balayage est effectué selon deux contours décalés latéralement de telle sorte que la zone nominale de synchronisation ait une forme allongée sensiblement dans une direction longitudinale.
Selon une variante, l'invention concerne un procédé de commande d'une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage, ledit faisceau présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de synchroniser le balayage avec des paquets d'information de l'antenne et de pointer séquentiellement - le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans des directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, au moins un premier dispositif émetteur et/ou récepteur étant situé dans une première zone nominale de couverture correspondant à une première direction préférentielle de pointage, au moins un deuxième dispositif émetteur et/ou récepteur étant situé dansune deuxième zone nominale de couverture correspondant à une deuxième direction préférentielle de pointage, la première et la deuxième directions préférentielles de pointage étant choisies de manière telle que, lorsque l'antenne est selon respectivement la première ou la deuxième direction préférentielle de pointage, respectivement ledit deuxième ou ledit premier dispositif soit situé respectivement dans une première ou une deuxième zone nominale de synchronisation dans laquelle une continuité de la synchronisation des paquets soit susceptible d'être assurée entre l'antenne et respectivement le deuxième ou le premier dispositif.
L'invention concerne également un réseau de communication comportant un satellite présentant une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage et présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour synchroniser le balayage avec des paquets d'information de l'antenne, un moyen de commutation pour pointer séqentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans une pluralité de directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, les zones nominales de couverture des différentes directions préférentielles se recouvant au moins partiellement de manière à définir une zone nominale de synchronisation de telle sorte que
a) tout point de la zone nominale de synchronisation est susceptible de recevoir des paquets émis par l'antenne lorsque ledit point est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point n'est pas situé dans une dite zone et/ou
b) pour tout point d'émission situé dans la zone nominale de synchronisation, l'antenne est susceptible de recevoir des paquets émis par ledit point d'émission lorsqu'il est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point d'émission n'est pas situé dans une dite zone.
Selon une variante, l'invention concerne un réseau de communication comportant un satellite présentant une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage et présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour synchroniser le balayage avec des paquets d'information de l'antenne, un moyen de commutation pour pointer séquentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans une pluralité de directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, une pluralité de dispositifs au sol d'émission et/ou réception susceptibles de se trouver dans une des zones nominales de couverture de la pluralité des directions préférentielles, lesdites directions préférentielles étant choisies de manière telle que tout émetteur de la pluralité d'émetteurs soit susceptible d'assurer la continuité de la synchronisation de paquets émis par l'antenne et/ou que l'antenne soit susceptible d'assurer la continuité de la synchronisation de paquets émis par chacun des émetteurs de ladite pluralité d'émetteurs.
L'invention concerne egalement un dispositif pour la mise en oeuvre, tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte
- une unité centrale de gestion de modulation présentant un bus extérieur de balayage angulaire et de synchronisation de paquets
- au moins N dispositifs de commande de modulation
- au moins un dispositif formateur de faisceaux
- au moins un réseau de M éléments d'antenne
- l'unité centrale de gestion présentant N premières bornes couplées respectivement à N deuxièmes bornes du dispositif formateur de faisceaux à travers lesdits N dispositifs de commande de modulation, et le dispositif formateur de faisceaux présentant d'une part
M troisièmes bornes couplées respectivement aux dits M éléments d'antenne et d'autre part, une borne de balayage et de synchronisation couplée audit bus extérieur.
Le dispositif formateur de faisceaux peut comporter un réseau formateur de faisceaux du type à large bande et vitesse élevée et à une demi-matrice de
Butler couplant ledit réseau formateur de faisceaux et les M éléments d'antenne.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte
- une unité centrale de gestion de modulation présentant un bus extérieur de synchronisation de paquets,
- M' groupes d'éléments en série, chacun comportant un dispositif de commande de modulation, un dispositif formateur de faisceaux, un amplificateur de puissance, une matrice de Butler et un sous-groupe de P éléments d'antenne, chaque dispositif de commande de modulation ayant une borne couplée à une borne de l'unité centrale de gestion et chaque dispositif formateur de faisceaux ayant une borne de balayage et de synchronisation couplée audit bus extérieur, et en ce qu'il comporte un réflecteur coopérant avec les N' sous-groupes de P éléments d'antenne pour réaliser un balayage focalisé.
Ce dispositif est particulièrement avantageux en ce qu'il permet aux amplificateurs de fonctionner en mode de saturation avec une seule porteuse multiplex temporelle.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins qui représentent :
- la figure la, un système de l'art antérieur présentant deux faisceaux fixes présentant une zone de recouvrement,
- les figures lb et lc, une illustration du procédé selon l'invention, mettant en oeuvre un balayage séquentiel synchronise avec les paquets d'un multiplex,
- la figure 2, l'extension de la zone de couverture selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3, la dynamique disponible en bord de couverture avec un balayage selon l'invention,
- la figure 4, une illustration de la zone de couverture étendue dans le cas d'un balayage selon un mode préféré de l'invention,
- la figure 5, un dispositif d'émission/réception selon un mode de réalisation de l'invention,
- les figures 6a, 6b et 6c, des variantes de dispositifs selon l'invention, avec un réflecteur pour les figures 6a et 6b, une antenne à émission directe pour la figure 6c,
- la figure 7, un dispositif selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
La figure la, représente deux zones de services adjacentes Z1 et Z2 couvertes de manière traditionnelle par deux faisceaux adjacents fixes SB1, et SB2 présentant un recoupement partiel. La partie inférieure de la figure la montre dans la direction A', les variations de gain en puissance dans les zones de couverture. Ces variations se situent en pratique dans une fourchette de l'ordre de 3 à 4,5 dB (P).
Selon les figures lb et lc, un faisceau B est dirigé alternativement selon trois directions B1, B2 et
B3 en synchronisme avec des paquets qui doivent être envoyés dans les directions préférentielles correspondantes. La figure îc illustre l'affectation des paquets (ou groupes de paquets) P1, P2 et P3 successifs d'un multiplex temporel successivement aux trois positions différentes B1, B2 et B3 du faisceau B.
Pour obtenir un fonctionnement en continu des démodulateurs multiplex temporels des récepteurs au sol, la limite de balayage maximal du faisceau doit garantir toujours un rapport signal/bruit suffisant pour que tous les utilisateurs des différentes zones de services ne perdent pas le synchronisme de leur démodulateur.
On va maintenant donner ci-dessous une analyse permettant de quantifier l'économie en puissance radiofréquence RF et l'extension de la zone de couverture qui résulte de la technique de balayage séquentiel des utilisateurs du système UHA (accès par saut des utilisateurs) qui permet de conserver un fonctionnement en mode multiplex temporel TDM.
La capacité d'économiser de la puissance radiofréquence RF dépend de deux facteurs, à savoir la capacité de l'antenne de maintenir un balayage dans la zone de service avec le même gain maximal, et d'autre part, la gamme dynamique de la liaison qui permet au démodulateur d'un récepteur au sol de maintenir le synchronisme lorsque le signal. radiofréquence reçu a un niveau plus faible. Un tel affaiblissement du signal résulte du fait que le faisceau multiplex a modulation temporelle TDM est pointé, au moins pour certains des paquets d'une trame, dans une direction différente de celle où est disposé l'utilisateur, pour adresser des paquets correspondants à un autre utilisateur situé dans une autre région.
La figure 3 montre une gamme dynamique maximale pour un utilisateur en bord de zone de couverture lorsque le faisceau est dépointé par rapport à lui. L'angle de pointage maximal S entre deux zones adjacentes peut être déterminé ainsi de la manière suivante
Figure img00100001
avec F = gamme dynamique maximale dans la zone de service en dB(P),
H = largeur du faisceau (en degrés) à mipuissance (soit à -6 dB (P) du niveau maximal)
Si la dynamique maximale disponible limite la valeur de l'angle S à etre inférieure à la largeur de recouvrement du faisceau, comme représenté à la figure 3, la technique selon l'invention introduira quelques variations dans la couverture du gain mais cette variation sera inférieure à celle d'un faisceau statique. Le tableau suivant montre les valeurs de S et la valeur RFPS de l'économie de puissance radio fréquence pour des gammes dynamiques respectivement de 3, 6, 10 et 15 dB(P).
Tableau 1
F (dB) S/H RFPS (dB)
3 0 0
6 0,2 2
10 0,4 2,9
15 0,6 4,6
On remarquera que la valeur de RFPS ne peut normalement pas dépasser la perte de gain en bordure de limite de couverture habituellement comprise entre 3 et 4,5 dB(P) (voir la fig. la).
Comme il a déjà été mentionné ci-dessus, l'économie de puissance radiofréquence peut être utilisée pour abaisser le gain de l'antenne, c'est-àdire diminuer la taille de l'antenne du satellite, et par conséquent le nombre de faisceaux élémentaires nécessaires à couvrir la zone de service.
La technique de balayage dynamique des utilisateurs UHA améliore également la flexibilité du balayage en augmentant la zone de recouvrement entre les faisceaux adjacents, comme le montre la figure 2.
Avec un certain nombre de zones de couvertures Dlo circulaires autour d'une position centrale D2, la zone de couverture totale est un contour circulaire de diamètre plus grand D100. Pour maintenir en tout point, la synchronisation, le contour D100 doit se situer inscrit dans chacun des contours de synchronisation, par exemple S10 pour la direction de pointage correspondant à la zone de couverture D10. Si cette condition n'est pas remplie, la zone nominale de synchronisation efficace sera un cercle D'100 de diamètre inférieur àD100.
La figure 4 représente différents degrés de recouvrement de faisceaux pour deux cas différents de balayage maximal de faisceaux. La zone étendue Sl2 de couverture du faisceau n'est pas circulaire, mais résulte de l'intersection de deux cercles C1 et C2 qui définissent les conditions limites du balayage et qui sont tangeants avec un faisceau nominal Bl pour un utilisateur U1, et un faisceau dépointé B2 pour couvrir par exemple un utilisateur supplémentaire U2 en limite de couverture de B1 et/ou un utilisateur U3 en dehors de la zone de couverture de B1. Le rapport d'expansion de la zone de couverture CER (zone ovale par rapport à la zone nominale Zl de couverture d'un faisceau fixe) a été calculé à titre d'exemple pour différentes valeurs de la gamme maximale dynamique F.
Tableau 2
F(dB) CER
3 1
6 1,4
10 2,2
15 3,3
Les chiffres ci-dessus ont été calculés dans l'hypothèse où l'utilisateur supplémentaire de la figure 4 reçoit le signal avec un affaiblissement de 3dB(P) par rapport au gain maximal. Pour une perte de gain plus importante, des valeurs plus importantes du paramètre CER pourraient être trouvées.
L'augmentation de la zone de couverture pourrait également être mise à profit pour diminuer la probabilité de blocage du système, ou bien pour utiliser la puissance radiofréquence économisée pour adresser du trafic supplémentaire, d1où une amélioration de la granularité.
Si l'on suppose que tout le trafic supplémentaire peut être géré par un recouvrement de faisceaux tel que mentionné ci-dessus, mais représentant jusqu'à 33t de la capacité totale du système, l'économie en puissance radiofréquence serait alors de 2,2 dB pour un système à six faisceaux et de 4,2 dB pour un système à douze faisceaux.
On remarquera enfin que le procédé de balayage dynamique séquentiel des utilisateurs tel que décrit ci-dessus permet de compenser les pertes dues aux problèmes de pointage des faisceaux. Ces pertes peuvent dépasser 2dB pour un gain en bord de couverture (EDC) de l'ordre de 35-40 dBi. Ces pertes peuvent être compensées en corrigeant le pointage des faisceaux en fonction de l'attitude du satellite.
Selon la figure 5, un dispositif d'émission/réception embarqué sur un satellite comporte une unité centrale OBS recevant des données de commande depuis le sol par l'intermédiaire d'un bus BCC. Un groupe d'éléments d'antenne d'émission A1, A2,.... au
L M est commandé par l'unité centrale OBS par l'intermédiaire de N modulateurs en parallèle référencés MOD1, ... MODN qui attaquent un réseau formateur de faisceaux BFN dont les signaux de sortie sont appliqués aux entrées d'un sous-système de transmission TSS dont les sorties sont connectées aux éléments d'antenne A1, A2, ... AM précitées. Le réseau formateur de faisceaux BFN est synchronisé par un bus
BRC issu de l'unité centrale OBS qui permet de synchroniser le réseau BFN au rythme des paquets de multiplexage temporel TDM émis. Le bus BRC comporte également des informations de déphasage pour des circuits déphaseurs variables du réseau BFN de manière à faire varier l'orientation angulaire du faisceau au rythme des paquets émis. Les signaux de commande présentent un débit binaire égal à celui des paquets
TDM. Les antennes actives présentant des fonctions dé balayages sont bien connues de l'art antérieur, par exemple de la demande de brevet français n"89 12584 déposée le 26.09.89 par la demanderesse, de la demande de brevet français FR-1 527 939, de la demande de brevet US-4 901 085 ou bien encore la demande de brevet
US-3 731 315 (SHELEG).
Dans la configuration de la figure 5, les N modulateurs MOD1...MODN envoient en parallèle aux réseaux formateurs de faisceaux BFN les N modulations temporelles que le réseau formateur de faisceaux BFN est ensuite à même de diriger dans les directions préférentielles comme indiqué ci-dessus. La réception est symétrique par l'intermédiaire d'éléments d'antennes de réception A'1, A'2 .... A'M dont les signaux attaquent un sous-système de réception RSS, un réseau formateur de faisceaux BFN identique au réseau précédent mais fonctionnant dans la direction inverse, et N démodulateurs DEM1... DEMN dont les sorties sont couplées à l'unité centrale OBS. Bien entendu, le nombre d'éléments d'antennes peut être différent à l'émission et à la réception.
Les figures 6a à 6c représentent des variantes de la figure 5, dans lesquelles seuls les systèmes d'émission ont été représentés, soit pour la figure 6a avec une antenne à réflecteur R, le système de transmission TSS étant une demi-matrice de Butler
HBM qui est attaquée par M amplificateurs de puissance
HPA1 ... HPAN.
A la figure 6b, un dispositif formateur de faisceaux BFN dont les entrées sont couplées aux sorties des modulateurs MOD1....MODN présente des sorties qui attaquent les amplificateurs de puissance HPAl----HPAM-
La figure 6c, est de structure identique à la figure 6b mais elle ne présente pas de réflecteur.
Le dispositif formateur de faisceaux BFN (fig. 5, 6a-6c) peut présenter une large bande et une vitesse élevée. Une large bande permet un fonctionnement avec des signaux de transmission en modulation temporelle TDM à large bande et une vitesse élevée permet le repointage du faisceau à des multiples de la cadence de trame en modulation temporelle TDM.
Chaque récepteur fonctionnant en mode continu TDM, il est ainsi possible de fonctionner en temps partagé entre les différents récepteurs, sans disposer simultanément d'un nombre de faisceaux égal au nombre d'utilisateurs au sol. Chacun de ces faisceaux auraient dû en outre avoir une bande passante relativement grande et variable, pour pouvoir traiter des utilisateurs selon des débites de données moyens ou élevés (de 60 Kbits/s à quelques Mbits/s).
Selon un mode de réalisation, on met en oeuvre à la place de dispositifs de formation de faisceaux numériques, des circuits analogiques microondes selon la technique MMIC. Des circuits de formation de faisceaux hyperfréquence sont capables de fonctionner avec les cadences de trame TDM les plus élevées (de l'ordre de la microseconde).
Selon la figure 7, chaque modulateur MOD1,
MOD2 ... MODN alimente son propre réseau formateur de faisceaux BFN'1, BFN'2 ... BFN'N qui attaquent chacun une pluralité d'amplificateurs de puissance HPA'1 ...
HPA'p dont les sorties sont couplées à des matrices de
Butler d'ordre P, MB'1, MB'2 ... MB'NI. En outre, les circuits OMT permettent d'inverser la polarisation des groupes d'antennes adjacents.
Selon la figure 8, les réseaux formateurs de faisceaux BFN des figures 6a à 6c et 7 comportent un réseau numérique formateur de faisceau DBFN commandé par le bus BRC. Les modulateurs MOD1 ... MODN sont des modulateurs numériques. Les M amplificateurs HPA1 ...
HPAM (ou les P' amplificateurs dans le cas de la figure 7) sont alimentés par le réseau numérique DBFN à travers des convertisseurs numérique-analogique NA1 ...
NAM et des convertisseurs élévateurs de fréquence ("upcouverters") FC1 ... FCM. De manière similaire, pour la réception, des convertisseurs abaisseurs de fréquence (FC) et des convertisseurs analogique-numérique AN en aval d'amplificateurs à faible bruit du sous-système
RSS pour alimenter le réseau FBN2 (figure 5) et des démodulateurs numériques DEM1 ... DEMN.
D'une manière générale, les réseaux formateurs de faisceaux BFN peuvent être analogiques ou bien numériques. Le principe reste le même dans les deux cas, à savoir multiplier le vecteur de signal par des coefficients de pondération. Le choix de l'une ou l'autre technique est fonction de l'application envisagée et du niveau atteint par la technologie. I1 est préférable actuellement de mettre en oeuvre des réseaux analogiques en raison de leur large bande passante, de leur vitesse de commutation élevée et surtout de leur faible consommation. Un tel réseau BFN, bien qu'analogique, présente un circuit d'interface qui décode les signaux de commande numérique et commande en conséquence les déphaseurs analogiques.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de commande d'une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage,. ledit faisceau présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de synchroniser le balayage avec des paquets d'information émis et/ou reçus par l'antenne et de pointer séquentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans des directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, les zones nominales de couverture des différentes directions préférentielles se recoupant au moins partiellement de manière à définir une zone nominale de synchronisation de telle sorte que
a) tout point de la zone nominale de maintien de synchronisation est susceptible de recevoir des paquets émis par l'antenne lorsque ledit point est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point n'est pas situé dans une dite zone et/ou
b) pour tout point d'émission situé dans la zone nominale de synchronisation, l'antenne est susceptible de recevoir des paquets émis par ledit point d d'émission lorsqu'il est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point d'émission n'est pas situé dans une dite zone.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit balayage est effectué autour d'une direction centrale nominale du faisceau de telle sorte que la zone nominale de synchronisation ait une symétrie circulaire.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit balayage est effectué selon deux contours décalés latéralement de telle sorte que la zone nominale de synchronisation ait une forme allongée sensiblement dans une direction longitudinale.
4, Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle de dépointage du faisceau entre deux zones nominales de couverture n'est pas supérieur à H x ( -0,5) avec F = gamme dynamique maximale en dB(P) et H = largeur du faisceau (en degrés) à mi-puissance.
5. Procédé de commande d'une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage, ledit faisceau présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de synchroniser le balayage avec des paquets d'information émis et/ou reçus par l'antenne et de pointer séquentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans des directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, au moins un premier dispositif émetteur et/ou récepteur étant situé dans une première zone nominale de couverture correspondant à une première direction préférentielle de pointage, au moins un deuxième dispositif émetteur et/ou récepteur étant situé dans une deuxième zone nominale de couverture correspondant à une deuxième direction préférentielle de pointage, la première et la deuxième directions préférentielles de pointage étant choisies préférentielle de pointage, respectivement ledit deuxième ou ledit premier dispositif soit situé respectivement dans une première ou une deuxième zone nominale de sycnhronisation dans laquelle une continuité de la synchronisation des paquets soit susceptible d'être assurée entre l'antenne et respectivement le deuxième ou le premier dispositif.
6. Réseau de communication comportant un satellite présentant une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage et présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour synchroniser le balayage avec des paquets d'information émis et/ou reçus par l'antenne, un moyen de commutation pour pointer séqentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans une pluralité de directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, les zones nominales de couverture des différentes directions préférentielles se recouvant au moins partiellement de manière à définir une zone nominale de synchronisation de telle sorte que
a) tout point de la zone nominale de synchronisation est susceptible de recevoir des paquets émis par l'antenne lorsque ledit point est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point n'est pas situé dans une dite zone et/ou
b) pour tout point d'émission situé dans la zone nominale de synchronisation, l'antenne est susceptible de recevoir des paquets émis par ledit point d'émission lorsqu'il est situé dans une zone nominale de couverture selon au moins une direction préférentielle et d'assurer la continuité de la synchronisation des paquets à la réception lorsque ledit point d'émission n'est pas situé dans une dite zone.
7. Réseau de communication comportant un satellite présentant une antenne à balayage pour émettre et/ou recevoir au moins un faisceau dans une direction de pointage et présentant une zone nominale de couverture centrée sur la direction de pointage, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour synchroniser le balayage avec des paquets d'information émis et/ou reçus par l'antenne, un moyen de commutation pour pointer séquentiellement le faisceau en synchronisme avec certains au moins des paquets dans une pluralité de directions préférentielles d'émission et/ou de réception desdits paquets, une pluralité de dispositifs au sol d'émission et/ou réception susceptibles de se trouver dans une des zones nominales de couverture de la pluralité des directions préférentielles, lesdites directions préférentielles étant choisies de manière telle que tout émetteur de la pluralité d'émetteurs soit susceptible d'assurer la continuité de la synchronisation de paquets émis par l'antenne et/ou que l'antenne soit susceptible d'assurer la continuité de la synchronisation de paquets émis par chacun des émetteurs de ladite pluralité d'émetteurs.
8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte
- une unité centrale de gestion de modulation (OBS) présentant un bus extérieur (BRC) de balayage angulaire et de synchronisation de paquets
- au moins N dispositifs de commande de modulation (MOD1 . . MODN)
- au moins un dispositif formateur de faisceau (BFN)
- au moins un réseau de M éléments d'antenne (A1 ... AM), l'unité centrale de gestion (OBS) présentant N premières bornes couplées respectivement à
N deuxièmes bornes du dispositif formateur de faisceau (BFM) à travers lesdits N dispositifs de commande de modulation (MOD1 ... MODN), et le dispositif formateur de faisceau présentant (BFN) d'une part M troisièmes bornes couplées respectivement auxdits M éléments d'antenne (A1 ... AN), et d'autre part une borne de balayage de synchronisation couplée audit bus extérieur (BRC).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceau (BFN) comporte un réseau formateur de faisceau du type à large bande et vitesse élevée et une demimatrice de Butler (MB) couplant ledit réseau formateur de faisceau (BFN) et les M éléments d'antenne (A1 ...
AN).
10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte
- une unité centrale de gestion de modulation (OBS) présentant un bus extérieur (BRC) de balayage angulaire et de synchronisation de paquets,
- N' groupes d'éléments en série et comportant un dispositif de commande de modulation (MOD1 ... MODN,), un dispositif formateur de faisceau (BFN'1 ... BFN'N,), un groupe de P' amplificateurs de puissance (HPA'1 ... HPA'p,), une matrice de Butler (MB'1 ... MB'N,), et un sous-groupe (MOD1 ... MODN,) de
P éléments d'antenne, chaque dispositif de commande de modulation ayant une borne couplée à une borne de l'unité centrale de gestion, et chaque dispositif formateur de faisceau ayant une borne couplée audit bus extérieur, et en ce qu'il comporte un réflecteur coopérant avec les N' sous-groupes d'éléments d'antenne pour réaliser un balayage focalisé.
FR9204343A 1992-04-09 1992-04-09 Procede de commande d'une antenne a balayage. Expired - Fee Related FR2690010B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9204343A FR2690010B1 (fr) 1992-04-09 1992-04-09 Procede de commande d'une antenne a balayage.
US08/600,279 US5648784A (en) 1992-04-09 1996-02-12 procedure for controlling a scanning antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9204343A FR2690010B1 (fr) 1992-04-09 1992-04-09 Procede de commande d'une antenne a balayage.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2690010A1 true FR2690010A1 (fr) 1993-10-15
FR2690010B1 FR2690010B1 (fr) 1994-05-27

Family

ID=9428673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9204343A Expired - Fee Related FR2690010B1 (fr) 1992-04-09 1992-04-09 Procede de commande d'une antenne a balayage.

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5648784A (fr)
FR (1) FR2690010B1 (fr)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0683543A2 (fr) * 1994-05-16 1995-11-22 Hughes Aircraft Company Système d'antenne pour plusieurs faisceaux à offset séquentiel
FR2735304A1 (fr) * 1995-06-12 1996-12-13 Alcatel Espace Systeme de communication par satellites a defilement, satellite, station et terminal y inclus
EP0812072A2 (fr) * 1996-06-06 1997-12-10 HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS Satellite de communication utilisant une redondance active
WO1998051023A1 (fr) * 1997-05-05 1998-11-12 Motorola Inc. Reseau pour commander des faisceaux orientables
US6104935A (en) * 1997-05-05 2000-08-15 Nortel Networks Corporation Down link beam forming architecture for heavily overlapped beam configuration
CN102510304A (zh) * 2011-12-13 2012-06-20 中国空间技术研究院 一种应用智能天线实现卫星链路性能增强的系统

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2288913B (en) * 1994-04-18 1999-02-24 Int Maritime Satellite Organiz Satellite payload apparatus with beamformer
US5784031A (en) * 1997-02-28 1998-07-21 Wireless Online, Inc. Versatile anttenna array for multiple pencil beams and efficient beam combinations
US5956621A (en) * 1997-05-22 1999-09-21 Wireless Online, Inc. Method and apparatus for adapting omnidirectional synchronous wireless communications protocol to sectorial environments
US5953639A (en) * 1997-05-22 1999-09-14 Wireless Online, Inc. Multi-beam encoding system for two-way paging
US6097931A (en) * 1997-08-20 2000-08-01 Wireless Online, Inc. Two-way paging uplink infrastructure
US6016421A (en) * 1997-11-17 2000-01-18 Wireless Online, Inc. Conflict resolution in a multi-beam multi-site paging system
US6366195B1 (en) 1998-03-13 2002-04-02 Wireless Online, Inc. Power control in two-way paging systems
US6377558B1 (en) * 1998-04-06 2002-04-23 Ericsson Inc. Multi-signal transmit array with low intermodulation
US6128472A (en) * 1998-06-15 2000-10-03 Wireless Online, Inc. Expanding a two-way paging system for high inbound traffic from stationary sites
US6243038B1 (en) * 1998-12-17 2001-06-05 Metawave Communications Corporation System and method providing amplification of narrow band signals with multi-channel amplifiers
US6387191B1 (en) * 2000-07-21 2002-05-14 Transportation Technology Center, Inc. Railway wheels resistant to martensite transformation
US6504516B1 (en) * 2001-07-20 2003-01-07 Northrop Grumman Corporation Hexagonal array antenna for limited scan spatial applications
US7346365B1 (en) * 2002-04-16 2008-03-18 Faulkner Interstices Llc Smart antenna system and method
US7289826B1 (en) * 2002-04-16 2007-10-30 Faulkner Interstices, Llc Method and apparatus for beam selection in a smart antenna system
US7065383B1 (en) 2002-04-16 2006-06-20 Omri Hovers Method and apparatus for synchronizing a smart antenna apparatus with a base station transceiver
US7529525B1 (en) * 2002-04-16 2009-05-05 Faulkner Interstices Llc Method and apparatus for collecting information for use in a smart antenna system
AU2003265717B2 (en) * 2002-09-20 2007-08-30 Locata Corporation Pty Ltd A system and method for the mitigation of multipath and the improvement of signal-to-noise ratios in Time Division Multiple Access(TDMA) location networks
AU2002951632A0 (en) * 2002-09-20 2002-10-10 Qx Corporation Pty Ltd A tdma adaptine directional antenna array for multipath mitigation

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188578A (en) * 1978-05-19 1980-02-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Satellite communication system which concurrently transmits a scanning spot beam and a plurality of fixed spot beams

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309764A (en) * 1979-06-22 1982-01-05 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Technique for increasing the rain margin of a satellite communication system
US4338605A (en) * 1980-02-28 1982-07-06 Westinghouse Electric Corp. Antenna array with adaptive sidelobe cancellation
US4931802A (en) * 1988-03-11 1990-06-05 Communications Satellite Corporation Multiple spot-beam systems for satellite communications
US5128683A (en) * 1991-04-16 1992-07-07 General Electric Company Radar system with active array antenna, elevation-responsive PRF control, and beam multiplex control
JPH04352533A (ja) * 1991-05-30 1992-12-07 Fujitsu Ltd スロット・アロハ方式の衛星通信システムにおけるパケット再送方式

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188578A (en) * 1978-05-19 1980-02-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Satellite communication system which concurrently transmits a scanning spot beam and a plurality of fixed spot beams

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS vol. 27, no. 10, Octobre 1979, NEW YORK US pages 1406 - 1415 ACAMPORA ET AL. 'A Satellite System with Limited-Scan Spot Beams' *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0683543A2 (fr) * 1994-05-16 1995-11-22 Hughes Aircraft Company Système d'antenne pour plusieurs faisceaux à offset séquentiel
EP0683543A3 (fr) * 1994-05-16 1998-03-11 Hughes Aircraft Company Système d'antenne pour plusieurs faisceaux à offset séquentiel
FR2735304A1 (fr) * 1995-06-12 1996-12-13 Alcatel Espace Systeme de communication par satellites a defilement, satellite, station et terminal y inclus
EP0749217A1 (fr) * 1995-06-12 1996-12-18 Alcatel N.V. Système de communication par satellites à défilement, satellite, station et terminal y inclus
EP0812072A2 (fr) * 1996-06-06 1997-12-10 HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS Satellite de communication utilisant une redondance active
EP0812072A3 (fr) * 1996-06-06 2004-04-14 Hughes Electronics Corporation Satellite de communication utilisant une redondance active
WO1998051023A1 (fr) * 1997-05-05 1998-11-12 Motorola Inc. Reseau pour commander des faisceaux orientables
GB2341520A (en) * 1997-05-05 2000-03-15 Motorola Inc Network for controlling steerable beams
US6104935A (en) * 1997-05-05 2000-08-15 Nortel Networks Corporation Down link beam forming architecture for heavily overlapped beam configuration
GB2341520B (en) * 1997-05-05 2001-10-03 Motorola Inc Network for controlling steerable beams
CN102510304A (zh) * 2011-12-13 2012-06-20 中国空间技术研究院 一种应用智能天线实现卫星链路性能增强的系统
CN102510304B (zh) * 2011-12-13 2014-10-08 中国空间技术研究院 一种应用智能天线实现卫星链路性能增强的系统

Also Published As

Publication number Publication date
FR2690010B1 (fr) 1994-05-27
US5648784A (en) 1997-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2690010A1 (fr) Procédé de commande d'une antenne à balayage.
FR2470493A1 (fr) Configuration de satellite destinee a augmenter la marge de pluie d'un systeme de telecommunications
EP0771085A2 (fr) Procédé et système de transmission de signaux radioélectriques via un réseau de satellites entre une station terrestre fixe et des terminaux mobiles d'usagers
EP3188399B1 (fr) Émetteur récepteur ibfd à module de transposition de fréquence non réciproque
EP2099142B1 (fr) Procédé d'établissement de liaisons radiofréquences via un satellite multifaisceaux
FR2783379A1 (fr) Systeme de communications par satellite ameliore utilisant une conception d'antenne a faisceau ponctuel unique
EP2930862B1 (fr) Système et procédé de télécommunication par satellite à couverture terrestre avec des pinceaux d'antenne multiples comportant des moyens de répartition de capacité variable entre les pinceaux d'antenne.
WO2018184900A1 (fr) Procede de communication spatiale pour des services iot et systeme spatial de telecommunications correspondant
EP0992128B1 (fr) Systeme de telecommunication
FR2783376A1 (fr) Systeme de communications par satellite ameliore utilisant une commande de puissance hf de stations terrestres multiples dans un seul faisceau de liaison descendante
EP2104243B1 (fr) Réseau de télécommunication
FR2735304A1 (fr) Systeme de communication par satellites a defilement, satellite, station et terminal y inclus
FR2783378A1 (fr) Systeme de communications par satellite ameliore utilisant un partage de la puissance hf pour des sources primaires ou des faisceaux multiples dans des liaisons
FR2781950A1 (fr) Systeme de radiocommunication cellulaire mettant en oeuvre une repetition de donnees en aval d'une station de base, et dispositif de repetition de donnees correspondant
EP1291962A1 (fr) Réseau formateur de faisceaux pour véhicule spatial
FR2930694A1 (fr) Reseau de telecommunication pour l'etablissement de liaisons radiofrequences entre des stations terrestres principales et des terminaux terrestres via un satellite multifaisceaux
WO2000041265A1 (fr) Dispositif de telecommunication a reseaux a balayage electronique conforme et terminal de telecommunication associe
EP2104242B1 (fr) Réseau de télécommunication
EP3635881B1 (fr) Satellite de télécommunications, procédé de formation de faisceaux et procédé de fabrication d'une charge utile de satellite
EP1104124B1 (fr) Système de routage de télécommunication par satellite
EP1425864A1 (fr) Procede et systeme de diffusion d'informations depuis un satellite
FR3062267A1 (fr) Architecture de charge utile d’un satellite de telecommunications
EP3754866A1 (fr) Charge utile de télécommunications à flexibilite de couverture et de capacité
FR2786641A1 (fr) Procede de telecommunication dans lequel des terminaux emettent vers une meme station
FR2783377A1 (fr) Systeme de communications par satellite ameliore utilisant des multiplexeurs d'entree hf depuis une pluralite de faisceaux ponctuels vers un recepteur

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20051230