FR2772226A1 - Systeme de communication cellulaire pour vehicule spatial - Google Patents

Abstract

Le système de communication comprend un véhicule spatial (12) muni d'une antenne d'émission (12at) et d'une antenne de réception (12ar), qui produisent une pluralité de faisceaux droits (20a, 20b, 20c) qui assurent la couverture de la région desservie. Afin de contrôler l'orientation des antennes, quatre faisceaux droits mutuellement contigus sont centrés sur un emplacement de balise particulier. L'antenne d'émission émet un signal de balise sur chacun des quatre faisceaux droits et le signal séquentiel reçu est décodé audit emplacement. Le signal décodé est traité pour fournir un signal indiquant l'erreur d'orientation de l'antenne d'émission et est utilisé pour commander un cardan (12gt) qui commande l'orientation de l'antenne d'émission. L'antenne de réception est commandée de manière indépendante par un système similaire.

Description

Système de communication cellulaire pour véhicule spatial
La présente invention concerne des systèmes de communication cellulaires de véhicules spatiaux et, plus particulièrement, les systèmes dans lesquels l'orientation d'une antenne de véhicule spatial est susceptible de mal diriger les faisceaux.

La présente invention concerne des systèmes de communication cellulaires et, plus particulièrement, les systèmes qui assurent la couverture entre des terminaux terrestres dans une région au moyen d'un véhicule spatial, où certains terminaux terrestres peuvent être des terminaux mobiles et certains peuvent être des passerelles qui relient le système cellulaire à un réseau terrestre, tel qu'un réseau téléphonique commuté public.

Une caractéristique prédominante d'un satellite de communication de véhicule spatial consiste en ce que toutes les émissions électromagnétiques vers les terminaux d'utilisateurs proviennent d'un, ou éventuellement de quelques véhicules spatiaux. En conséquence, l'antenne de communication du véhicule spatial doit former une pluralité de faisceaux, dont chacun est dirigé vers une partie différente de la région cible sous-jacente, afin de diviser la zone cible en cellules. Les cellules définies par les faisceaux se chevauchent généralement, de sorte qu'un terminal de communication d'utilisateur peut être situé dans un des faisceaux, ou dans la région de recouvrement entre deux faisceaux, auquel cas la communication entre le terminal de communication d'utilisateur et le véhicule spatial est accomplie sur un des faisceaux, généralement celui des faisceaux qui fournit le gain le plus grand ou la puissance de signal la plus grande au terminal d'utilisateur. Le fonctionnement des systèmes de communication de véhicules spatiaux peut être accompli de nombreuses manières, parmi lesquelles il y a l'accès multiple par répartition dans le temps, (AMRT), parmi lesquels se trouvent les systèmes décrits, par exemple, conjointement avec les brevets U.S. 4 641 304, délivré le 3 février 1987, et 4 688 213, délivré le 18 août 1987, tous deux au nom de Raychaudhuri. Les systèmes de communication à accès multiple par répartition dans le temps (AMRT) de véhicules spatiaux sont contrôlés par un contrôleur qui synchronise les émissions afin de prendre en compte le temps de propagation entre les terminaux terrestres et le véhicule spatial, comme cela est bien connu des spécialistes de l'art des systèmes à accès multiple par répartition dans le temps.

Les informations de contrôle AMRT, qu'elles soient générées au sol ou au niveau du véhicule spatial, sont finalement émises depuis le véhicule spatial vers chacun des terminaux d'utilisateurs. En conséquence, certains types de signaux de contrôle doivent être émis en continu sur chacun des faisceaux afin d'atteindre tous les utilisateurs potentiels du système. Plus spécifiquement, étant donné qu'un terminal terrestre peut commencer à fonctionner à tout moment aléatoire, les signaux de contrôle doivent être présents à tous moments afin de permettre au terminal terrestre de commencer ses émissions ou sa réception (se mettre en synchronisation de temps et de contrôle avec le système de communication) dans le délai le plus court.

Lorsque le véhicule spatial assure un service cellulaire sur un grand bloc continental, de nombreux faisceaux cellulaires peuvent être nécessaires. Dans un mode de réalisation de l'invention, le nombre de faisceaux droits séparés est de cent quarante. Comme mentionné ci-dessus, chaque faisceau transporte des signaux de contrôle. Ces signaux comprennent des informations de fréquence et de temps, des messages à diffusion générale, des messages d'appel, et similaire. Certains de ces signaux de contrôle, tels que les signaux de synchronisation, sont une condition préalable pour toute autre réception et peuvent donc être considérés comme de la plus grande importance. Lorsque le terminal de communication d'utilisateur est synchronisé, il est susceptible de recevoir d'autres signaux, tels que des signaux d'appel.

Les véhicules spatiaux de communication sont ordinairement alimentés par l'électricité fournie par des panneaux solaires. Parce que le véhicule spatial peut occasionnellement être éclipsé, le véhicule spatial comprend communément des accumulateurs rechargeables et des agencements de contrôle pour recharger les batteries lorsque la puissance disponible à partir des panneaux solaires dépasse la puissance consommée par la charge utile du véhicule spatial. Lorsqu'un grand nombre de faisceaux cellulaires sont produits par l'antenne, un nombre proportionnellement grand de signaux de contrôle doivent être émis à partir du véhicule spatial. Lorsque cent quarante faisceaux sont émis, cent quarante signaux de contrôle doivent être émis. Lorsque la puissance disponible à partir des panneaux solaires est partagée entre les canaux d'information et d'émission de données du véhicule spatial, la puissance disponible pour les signaux de synchronisation et d'appel peut être à un niveau tel qu'un terminal de communication d'utilisateur dans un emplacement à l'air libre peut répondre, mais une borne similaire située dans un bâtiment ne peut pas répondre, du fait de l'atténuation des signaux électromagnétiques par le bâtiment.

La figure 1 est un schéma fonctionnel simplifié d'un système de communication cellulaire de véhicule spatial ou de satellite 10. Dans le système 10, un véhicule spatial 12 comprend un agencement d'émetteur (TX) 12t, un agencement de récepteur (RX) 12r et un dispositif de mise en canal dépendant de la fréquence 12c, qui achemine les bandes de fréquences du récepteur 12r jusqu'à l'émetteur 12t. Le véhicule spatial 12 comprend également un réseau de convertisseurs de fréquence 12cv, qui convertissent chaque fréquence de liaison montante en une fréquence de liaison descendante appropriée. Le véhicule spatial 12 comprend une source d'alimentation qui comprend un panneau solaire (PS) illustré en 12s et un convertisseur de courant (CC) ou conditionneur 12p pour convertir la puissance du générateur solaire en puissance adéquate pour alimenter l'émetteur, le récepteur et les convertisseurs et d'autres dispositifs sur le véhicule spatial, tels que, par exemple, des systèmes de contrôle d'orientation. Une antenne d'émission 12at montée sur le corps du véhicule spatial par un cardan à deux axes 12gt génère une pluralité 20 de faisceaux droits, un ou plusieurs faisceaux droits pour chaque bande de fréquences.

Certains des faisceaux droits 20a, 20b et 20c de l'ensemble 20 sont illustrés par leurs tracés. Chaque faisceau d'antenne 20x (où x représente un indice quelconque) définit une empreinte sur la surface 1 de la terre au-dessous.

L'empreinte associée au faisceau droit 20a est au nadir 3 directement sous le véhicule spatial et est indiquée 20af.

L'empreinte associée au faisceau droit 20c est indiquée 20cf et est dirigée vers l'horizon 5, tandis que l'empreinte 20bf associée au faisceau droit 20b est à un emplacement sur la surface 1 qui se trouve entre le nadir 3 et l'horizon 5. On comprendra que les faisceaux d'antenne qui sont illustrés en forme "d'éclair" produisent également des empreintes. Comme cela est connu des spécialistes de l'art, les empreintes de faisceaux d'antenne provenant d'un véhicule spatial peuvent se chevaucher (chevauchement non illustré sur la figure 1), pour assurer une couverture continue de la région terrestre desservie par les antennes. Le corps de véhicule spatial 12b supporte également, au moyen d'un cardan à deux axes 12gr, une antenne de réception 12ar, qui produit des faisceaux droits qui sont voulus identiques à ceux de l'antenne d'émission 12at.

Le véhicule spatial 12 comprend également une autre antenne d'émission-réception 72a, qui produit un seul, ou éventuellement deux ou trois larges faisceaux d'émission et le ou les faisceaux de réception correspondants, tels que ceux indiqués en 20d et 20e, qui sont illustrés par des symboles "d'éclair" afin de simplifier le dessin.

Afin d'être complet, il conviendrait de noter que chaque faisceau d'antenne séparé forme un nombre infini d'"empreintes" plus ou moins concentriques centrées autour du point d'intensité de faisceau maximale au sol, chacune étant supérieure d'une fraction de décibel (dB) à l'empreinte interne suivante. Lorsqu'une "empreinte" est examinée, une distribution d'énergie sélectionnée à travers l'"empreinte" est supposée. Ainsi, une supposition commune est que l'intensité du faisceau ne variera pas de plus de 3 dB à travers l'empreinte, qui définit l'étendue de l'empreinte par le contour à 3 dB du faisceau d'antennes. De même, le chevauchement des faisceaux est pris comme signifiant le chevauchement à l'intensité de faisceau indiquée. De plus, il conviendrait de noter qu'une antenne de réception reçoit également, de préférence, des signaux dans un "faisceau" de réception et pour une antenne donnée, le "faisceau" de réception étant identique "en dimensions" au faisceau d'émission, en ce qu'il a la même largeur de faisceau et le même gain.

Comme illustré sur la figure 1, un groupe 16 de terminaux d'utilisateurs ou de stations terrestres mobiles comprend trois terminaux d'utilisateurs, indiqués 16a, 16b et 16c, chacun étant illustré comme comportant une antenne fouet verticale 17a, 17b et 17c, respectivement. Le terminal d'utilisateur 16a se trouve sur ou dans l'empreinte 20af, le terminal d'utilisateur 16b se trouve dans l'empreinte 20bf et le terminal d'utilisateur 16c se trouve dans l'empreinte 20cf. Les terminaux d'utilisateurs 16a, 16b et 16c assurent un service de télécommunication aux utilisateurs, comme décrit ci-dessous. Les spécialistes de l'art reconnaîtront que l'illustration d'un seul terminal d'utilisateur dans chaque empreinte a seulement pour objet de faciliter la compréhension et qu'on peut trouver un grand nombre de ces terminaux d'utilisateurs dans chaque empreinte. Plus particulièrement, chaque terminal d'utilisateur 16a illustré représente l'un d'une pluralité de terminaux d'utilisateurs qui peuvent être trouvés à l'intérieur de l'empreinte 20af et, pareillement, les terminaux d'utilisateurs 16b et 16c illustrés représentent chacun l'un d'une pluralité de terminaux d'utilisateurs qui peuvent être trouvés dans les empreintes 20bf et 20cf, respectivement.

La figure 1 illustre également un terminal terrestre de passerelle (un emplacement fixe, une tour, ou une station) 14, qui se trouve dans une empreinte (non indiquée) du (ou d'un) faisceau d'antenne 20e. Bien que ce ne soit pas illustré, on doit comprendre que l'empreinte associée au faisceau 20e peut également contenir des terminaux d'utilisateurs tels que 16X. Le terminal de passerelle 14 communique avec l'antenne 72a du véhicule spatial 12 au moyen de signaux électromagnétiques de bande C émis à partir d'une antenne 14al et reçoit des signaux de bande C provenant du véhicule spatial au moyen de la même antenne.

Le terminal de passerelle 14 est couplé, par un trajet de données 9, avec un réseau de lignes terrestres ou un système téléphonique commuté public, illustré en tant que bloc 8, et assure la communication entre le système de communication cellulaire de véhicule spatial 10 et le système téléphonique commuté public 8. Bien qu'une seule passerelle 14 soit illustrée, le système 10 peut contenir un grand nombre de passerelles à des emplacements espacés les uns des autres, pour permettre au système de communication du véhicule spatial d'accéder à différents systèmes téléphoniques commutés publics. Les signaux qui parcourent le faisceau d'antenne 20e représentent des signaux d'information depuis les terminaux d'utilisateurs 16 vers le terminal de passerelle 14 et des signaux d'information depuis la passerelle vers plusieurs des terminaux d'utilisateurs. Les signaux d'information sont généralement indiqués en tant que
COMM.

Un centre de contrôle de réseau 18 est illustré sur la figure 1 en tant que terminal terrestre se trouvant dans une empreinte (non indiquée) de faisceau d'antenne 20d, provenant de l'antenne 72a. L'empreinte peut également contenir des terminaux d'utilisateurs (non illustrés). Le centre de contrôle de réseau 18 comprend une antenne 18a pour la communication avec le véhicule spatial et pour la communication, au moyen du véhicule spatial, vers les terminaux d'utilisateurs 16 et la(les) passerelle(s) 14. Le centre de contrôle de réseau 18 comprend également une antenne de réception GPS 18g pour recevoir des signaux de temps de positionnement mondial, pour fournir des informations de position et une horloge précise. Le centre de contrôle de réseau 18 exécute la synchronisation et le contrôle d'intervalles AMRT nécessaire pour le réseau de communication cellulaire du véhicule spatial. Les fonctions du centre de contrôle de réseau 18 peuvent être réparties dans tout le système de communication 10, mais à la différence de l'agencement du système de communication cellulaire GPS au sol, dans lequel le contrôle de la synchronisation d'intervalles est fixé de façon indépendante au niveau de chaque centre de cellules ou tour, il y a seulement un centre de contrôle de réseau associé au système de communication de véhicule spatial 10, parce que le contrôle nécessaire des intervalles d'accès multiple par répartition dans le temps ne peut pas être appliqué simplement à une cellule ou à un faisceau d'antenne, mais doit plutôt être appliqué à l'ensemble du système. Bien que le centre de contrôle de réseau 18 soit illustré sur la figure 1 comme étant séparé de la passerelle 14, les spécialistes de l'art reconnaîtront que le centre de contrôle de réseau 18 comprend des fonctions, telles que l'antenne 18a, qui sont dupliquées dans la passerelle 14 et qu'il peut être économique de placer le centre de contrôle de réseau 18, ou les parties qui composent, ensemble, le centre de contrôle de réseau, à(aux) l'emplacement (s) de la (des) passerelle(s), telles que la passerelle 14, afin de réduire le coût du système global en tirant avantage des redondances afin d'éliminer des sous-systèmes coûteux.

Les signaux qui parcourent le faisceau d'antenne 20d entre le centre de contrôle de réseau 18 et le véhicule spatial 12 de la figure 1 représentent les signaux de contrôle. Les signaux de contrôle "avant" circulent depuis le centre de contrôle de réseau 18 vers le reste du système de communication 10 au moyen du véhicule spatial 12 et les signaux de contrôle "arrière" ou "de retour" sont ceux qui proviennent des terminaux terrestres, autres que le centre de contrôle de réseau, et qui sont envoyés vers le centre de contrôle de réseau au moyen du véhicule spatial. Les signaux de contrôle avant comprennent, par exemple, des commandes provenant du centre de contrôle de réseau 18 vers les divers terminaux d'utilisateurs 16, indiquant quel ensemble d'intervalles doit être utilisé par chaque terminal d'utilisateur pour la communication, tandis qu'un exemple d'un signal de contrôle de retour peut être, par exemple, des requêtes de divers terminaux d'utilisateurs 16 d'accès au système de communication 10. D'autres signaux de contrôle sont nécessaires, certains d'entre eux étant décrits plus en détail ci-dessous. Comme mentionné, ces signaux de contrôle qui circulent depuis le centre de contrôle de réseau 18 vers d'autres parties du système de communication 10 sont appelés signaux de contrôle "avant", tandis que ceux qui circulent dans une direction rétrograde, depuis le système de communication 10 vers le centre de contrôle de réseau, sont dénommés signaux de contrôle "de retour".

Le véhicule spatial 12 de la figure 1 peut avoir besoin de produire un grand nombre de faisceaux droits émis 20 à partir de ses antennes 12at et 12ar et les émissions sur les faisceaux droits peuvent nécessiter une puissance électrique considérable, au moins en partie à cause du gain relativement faible des antennes simples 17 des terminaux d'utilisateurs 16. Afin de réduire la puissance requise par les émetteurs du véhicule spatial, le plus grand nombre de fréquences de liaison descendante, à savoir celles utilisées pour les émissions depuis le véhicule spatial vers les terminaux d'utilisateurs terrestres, se situent, de manière souhaitable, dans une bande de fréquences relativement basses, afin de tirer parti de l'efficacité accrue des composants (plus faibles pertes des composants) aux fréquences plus basses. Les terminaux d'utilisateurs émettent vers le véhicule spatial aux fréquences plus basses, pour des raisons similaires. Les émissions vers et à partir du véhicule spatial à partir du centre de contrôle de réseau 18 et la(les) passerelle(s) 14 peuvent se situer dans une bande de fréquences plus élevées, en partie à cause des considérations d'attribution de fréquences du centre de contrôle de réseau, et en partie pour tirer parti du gain d'antenne élevé disponible aux fréquences plus élevées à partir de grandes antennes au niveau d'installations fixes, telles que les antennes 14al et 18a. Dans un mode de réalisation spécifique de l'invention, les liaisons montantes et les liaisons descendantes du centre de contrôle de réseau et des passerelles au moyen de l'antenne 72a peuvent être dans la bande C (fréquences à environ 3400 à 6700 MHz), tandis que les liaisons montantes et les liaisons descendantes des terminaux d'utilisateurs au moyen des antennes 12at et 12ar sont dans la bande L (fréquences à environ 1500 - 1700 MHz). Ainsi, les signaux de liaison descendante de l'antenne d'émission 12at, au moyen des faisceaux d'antenne 20a, 20b et 20c de la figure 1, sont à des fréquences situées dans la bande L relativement basses, tandis que les signaux de liaison montante et de liaison descendante dans les faisceaux d'antennes 20d et 20e de l'antenne 72a sont dans la bande C plus élevée. Les signaux de liaison montante provenant des terminaux d'utilisateurs terrestres dans la bande L circulent sur les faisceaux droits de réception (non illustrés sur la figure 1) de l'antenne de réception de véhicule spatial 12ar, qui, au moins en principe, correspondent exactement avec les faisceaux d'émission 20a, 20b et 20c. Aux distances par rapport à la surface de la terre 1 auxquelles le véhicule spatial géosynchrone gravite, la distance entre les antennes d'émission et de réception 12at et 12ar n'affecte pas matériellement la correspondance des faisceaux et, même à une orbite terrestre basse, elle est pratiquement sans conséquence.

La figure 2 est similaire à la figure 1, excepté qu'au lieu d'illustrer les faisceaux d'antennes 20X (où l'indice x représente l'un quelconque des faisceaux d'antenne de bande
C ou L) dans leur ensemble, certaines des porteuses contenues dans les faisceaux sont illustrées séparément. Par exemple, certains signaux de contrôle avant qui circulent depuis le centre de contrôle de réseau 18 vers l'antenne de véhicule spatial de bande C 72a sur le faisceau d'antenne de bande C 20d sont indiqués 105, 109 et 113, tandis que certains signaux de contrôle de retour de bande C qui circulent depuis l'antenne 72a du véhicule spatial 12 vers le centre de contrôle de réseau 18 au moyen du faisceau d'antenne 20d sont indiqués 106, 110 et 114. Chacun de ces signaux de contrôle est émis sur une porteuse d'une fréquence différente, pour les raisons décrites ci-dessous.

Ainsi, les désignations 105, 106, 109, 110, 113 et 114 sur la figure 2 peuvent être imaginées chacune comme représentant une fréquence de porteuse différente dans la bande C. En pratique, dans un mode de réalisation de l'invention examiné, chacun des signaux de contrôle avant a une bande passante de 200 kHz. Comme décrit ci-dessous, chacune des porteuses de signaux de contrôle de liaison montante différentes sera finalement acheminée vers un faisceau différent parmi les faisceaux droits de liaison descendante d'antenne de bande L et son empreinte associée trois empreintes attribuables aux liaisons descendantes de bande L sont illustrées sur les figures 1 et 2, ainsi trois porteuses de signaux de contrôle avant de liaison montante de bande C sont illustrées, à savoir les porteuses 105, 109 et 113. De même, chacune des porteuses de signaux de bande C de contrôle de retour différentes 106, 110, 114 en liaison descendante depuis le véhicule spatial 12 est générée par, ou provient d'une liaison montante de bande L d'un terminal d'utilisateur 16 dans une empreinte différente parmi les empreintes illustrées sur les figures 1 et 2 ; trois empreintes sont illustrées, ainsi la partie de liaison descendante du faisceau d'antenne 20e, comme illustré, comprend les trois porteuses 106, 110 et 114.

Comme mentionné ci-dessus par rapport à l'examen de la figure 1, le véhicule spatial 12 comprend des dispositifs de mise en canal dépendant de la fréquence 12c et des convertisseurs de fréquence 12cv. Les trois signaux de contrôle avant 105, 109 et 113 en liaison montante, depuis le centre de contrôle de réseau 18 de la figure 2 vers le véhicule spatial, sont reçus au niveau de l'antenne 72a du véhicule spatial et acheminés au moyen du récepteur (RX) 12r vers les dispositifs de mise en canal 12c du véhicule spatial et, de là, vers un convertisseur approprié parmi les convertisseurs de fréquence 12cv, où ils sont convertis en fréquence de bande L. Par exemple, le signal de contrôle avant de liaison montante 105 de la figure 2 qui arrive à l'antenne 12ar du véhicule spatial sur le faisceau d'antenne 20d dans la bande C est converti d'une fréquence de bande C en une fréquence de bande L. Afin de faciliter le suivi de la circulation des signaux sur la figure 2, la fréquence de bande L correspondant à la fréquence de bande C 105 est également indiquée 105. I1 est facile de garder à l'esprit la signification de ces appellations identiques, en les voyant comme identifiant les signaux de contrôle qui sont émis ; les informations de contrôle avant sur la "fréquence" de liaison montante de bande C 105 sont réémises depuis le véhicule spatial, après la conversion en fréquence de bande
L, dans le faisceau d'antenne 20a produit par l'antenne d'émission 12at, en tant que liaison descendante 105. Ainsi, les informations de signaux de contrôle avant pour tous les terminaux d'utilisateurs 16a qui se trouvent dans l'empreinte 20af sont émises en liaison montante depuis le centre de contrôle de réseau 18 dans la bande C vers le véhicule spatial sur le faisceau d'antenne 20d et converties en fréquence de liaison descendante de bande L 105 au niveau du véhicule spatial et émises sous la forme de bande L sur le faisceau d'antenne 20a afin d'être utilisées par tous les terminaux d'utilisateurs 16a dans l'empreinte 20af. De même, le signal de contrôle de liaison montante 109 qui arrive au véhicule spatial sur le faisceau d'antenne 20d dans la bande
C est converti d'une fréquence de C en une fréquence de bande L. Afin de faciliter le suivi de la circulation des signaux, la fréquence de bande L correspondant à la fréquence de bande C 109 est également indiquée 109. Les informations de contrôle sur la "fréquence" de liaison montante de bande C 109 sont réémises depuis le véhicule spatial sur la bande L, dans le faisceau d'antenne 20b, en tant que liaison descendante 109. Ainsi, les informations de signaux de contrôle avant pour tous les terminaux d'utilisateurs 16b qui se trouvent dans l'empreinte 20bf sont émises en liaison montante depuis le centre de contrôle de réseau 18 dans la bande C vers le véhicule spatial sur le faisceau d'antenne 20d et converties en une fréquence de liaison descendante de bande L 109 au niveau du véhicule spatial et émises sous la forme de bande L sur le faisceau d'antenne 20b afin d'être utilisées par tous les terminaux d'utilisateurs 16b dans l'empreinte 20bf. Afin d'être complet, les signaux de contrôle générés au niveau du centre de contrôle de réseau 18 pour être finalement émis vers les terminaux d'utilisateurs 16c dans l'empreinte 20cf sont générés dans la bande C à une fréquence 113 différente des fréquences 105 et 109, et sont émis en liaison montante depuis le centre de contrôle de réseau 18 vers le véhicule spatial 12. Le signal de contrôle de bande C 113 reçu au niveau du véhicule spatial 12 est converti en une fréquence, indiquée 113, dans la bande L, et émis sur le faisceau d'antenne 20c afin d'être utilisé par tous les terminaux d'utilisateurs 16c qui se trouvent dans l'empreinte 20cf.

Il conviendrait de noter que le fait que les signaux de contrôle avant soient émis sur les mêmes porteuses vers un groupe de terminaux d'utilisateurs 16 de la figure 2 qui se trouvent dans une empreinte particulière ne signifie pas nécessairement que tous les terminaux d'utilisateurs qui se trouvent dans cette empreinte doivent fonctionner simultanément ou de la même manière ; au lieu de cela, dans chaque porteuse de signal de contrôle, une pluralité d'intervalles AMRT sont disponibles, et chaque ensemble d'intervalles est susceptible d'être dirigé ou attribué à un terminal différent parmi les terminaux d'utilisateurs dans l'empreinte qui est contrôlée, de sorte que les terminaux d'utilisateurs sont contrôlables individuellement. Bien entendu, la réception simultanée de signaux de contrôle avant de diffusion par tous les terminaux d'utilisateurs dans une empreinte est possible et tous les terminaux d'utilisateurs reçoivent les signaux d'information "simultanément" en ce qu'ils peuvent tous recevoir les émissions au même "instant", tel que mesuré sur une échelle grossière, bien que chaque message individuel soit reçu dans une attribution d'intervalle de temps différente. Il conviendrait également de noter que, bien que les signaux de contrôle n'aient pas été décrits comme étant émis sur le faisceau d'antenne 20e entre le véhicule spatial 12 et la passerelle 14, la passerelle (et toutes les autres passerelles dans tout le système) nécessite également ces émissions de signaux de contrôle. Dans le cas où le centre de contrôle de réseau et une passerelle ont un emplacement commun, les signaux de contrôle qui circulent entre eux peuvent être connectés directement, plutôt qu'en étant acheminés par l'intermédiaire du véhicule spatial.

Lorsqu'un terminal d'utilisateur 16X (où l'indice x représente l'un quelconque des terminaux d'utilisateurs) de la figure 2 est initialement mis en marche par un utilisateur, un intervalle ne sera pas attribué initialement au terminal d'utilisateur. Afin d'informer le centre de contrôle de réseau 18 du fait que le terminal d'utilisateur est actif et souhaite qu'un intervalle par lequel il peut communiquer lui soit attribué, le terminal d'utilisateur doit, d'abord, se synchroniser sur les signaux de contrôle avant et, ensuite, émettre un signal de contrôle arrière vers le centre de contrôle de réseau 18 au moyen du véhicule spatial 12, demandant l'accès sous la forme de l'attribution d'un intervalle de temps de porteuse d'informations. Ainsi, en plus des signaux de contrôle avant qui circulent depuis le centre de contrôle de réseau 18 vers les terminaux d'utilisateurs 16,, des signaux de contrôle de retour supplémentaires circulent également depuis les terminaux d'utilisateurs vers le centre de contrôle de réseau 18. Ces signaux de contrôle provenant des terminaux d'utilisateurs qui se trouvent dans une empreinte particulière sont modulés sur des porteuses de liaison montante dans la bande L et émis vers le véhicule spatial, où ils sont convertis en fréquences qui se situent dans la bande C pour être émis vers le centre de contrôle de réseau 18. Plus particulièrement, les signaux de contrôle de retour provenant des terminaux d'utilisateurs 16a qui se trouvent dans l'empreinte 20af sont modulés sur une fréquence de porteuse de liaison montante de bande L indiquée 106 sur la figure 2. Les signaux de contrôle de retour sont reçus par l'antenne de véhicule spatial 12ar et le récepteur 12r au moyen du faisceau droit 20a et sont acheminés par le dispositif de mise en canal 12c vers le convertisseur de fréquence approprié du réseau de convertisseurs 12cv pour être convertis en une fréquence de bande C 106. La fréquence de bande C 106 est acheminée, au moyen d'un émetteur de bande C (non illustré), vers l'antenne d'émission-réception de bande C 72a, pour être émise sur le faisceau d'antenne 20d vers le centre de contrôle de réseau 18. De même, les signaux de contrôle de retour provenant des terminaux d'utilisateurs 16b qui se trouvent dans l'empreinte 20bf sont modulés sur une fréquence de porteuse de liaison montante de bande L indiquée 110 sur la figure 2. Les signaux de contrôle de retour sont reçus par l'antenne de véhicule spatial 12ar dans le faisceau 20b et sont acheminés, par le dispositif de mise en canal 12c, vers le convertisseur de fréquence approprié 12cv pour être convertis en une fréquence de bande C 110. La fréquence de bande C 110 est acheminée, au moyen de l'antenne 72a, pour être émise sur le faisceau d'antenne 20d vers le centre de contrôl porteuse de liaison montante de bande L indiquée 114 et sont reçus par l'antenne de véhicule spatial 12ar dans le faisceau 20c, acheminés vers le convertisseur de fréquence approprié 12cv, convertis en une fréquence de bande C 114, et émis sur le faisceau d'antenne 20d vers le centre de contrôle de réseau 18. Ainsi, le centre de contrôle de réseau 18 émet une seule porteuse de signal de contrôle avant à chaque faisceau droit de liaison descendante 20a, 20b, 20c, ... sur une porteuse de bande L à une fréquence qui identifie le faisceau droit de liaison descendante vers lequel le signal de contrôle avant est dirigé. Le centre de contrôle de réseau 18 reçoit les signaux de contrôle de retour provenant des divers terminaux d'utilisateurs dans les empreintes associées aux faisceaux droits, et une porteuse de retour est associée à chaque faisceau droit.

Dans chaque faisceau droit, les terminaux d'utilisateurs reçoivent les signaux de contrôle avant sur une porteuse dans une liaison descendante de bande L et émettent les signaux de contrôle de retour sur une liaison montante de bande L. Le faisceau droit 20a est associé aux porteuses de signaux de contrôle avant et de retour 105 et 106, respectivement, le faisceau droit 20b est associé aux porteuses de signaux de contrôle avant et de retour 109 et 110, respectivement, et le faisceau 20c est associé aux porteuses de signaux de contrôle avant et de retour 113 et 114, respectivement.

Jusqu'ici, seules les porteuses de signaux de contrôle ont été décrites dans l'agencement de la figure 2. L'objet du système de communication 10 est de communiquer des signaux d'information aux utilisateurs, aussi chaque faisceau d'antenne transporte également des porteuses de signaux sur lesquelles des signaux d'information sont modulés ou multiplexés par F.D.M.A./AMRT, sous le contrôle du centre de contrôle de réseau 18. Il convient, d'abord, de noter que le centre de contrôle de réseau 18 de la figure 2 n'a besoin d'aucune porteuse de signal d'information < à moins, bien entendu, qu'il soit associé à un terminal de passerelle, comme décrit ci-dessus). En général, les signaux d'information circulent entre les passerelles et les terminaux d'utilisateurs. Plus particulièrement, les signaux provenant du système téléphonique commuté public 8 de la figure 2 qui arrivent sur le trajet de données 9 au terminal de passerelle 14 doivent être émis vers le terminal d'utilisateur indiqué 16X ou vers une autre passerelle 14x, qui, vraisemblablement, sera desservie par un faisceau d'antenne autre que le faisceau 20d qui dessert la passerelle 14. La passerelle 14 doit communiquer l'identité du destinataire souhaité, au moyen d'un signal de contrôle de retour, au centre de contrôle de réseau 18 et doit recevoir les instructions quant à quelle porteuse de liaison montante doit être modulée avec les données provenant du système téléphonique commuté public 8, de manière que la porteuse de données, lorsqu'elle est convertie en fréquence par les convertisseurs de fréquence 12cv dans le véhicule spatial 12, soit acheminée vers celui des faisceaux d'antenne qui dessert le destinataire souhaité des informations. Ainsi, lorsque des informations doivent être communiquées à partir de la passerelle 14 au reste du système de communication 10, elles sont émises sur une porteuse sélectionnée parmi une pluralité de porteuses de liaison montante de bande C, où la pluralité est égale au nombre de faisceaux droits à desservir. Sur la représentation simplifiée de la figure 2, trois faisceaux droits 20a, 20b et 20c sont desservis dans le système, aussi la passerelle 14 doit produire des porteuses de signaux d'information à trois fréquences de liaison montante de bande C séparées. Ces trois fréquences de porteuse sont illustrées en tant que 107, 111 et 115. Le signal d'information est modulé sur une porteuse appropriée parmi les porteuses, par exemple sur la porteuse 107, et est émis vers le véhicule spatial 12. Au niveau du véhicule spatial, la porteuse de bande C 107 est convertie en une porteuse de fréquence de bande L, également désignée 107, qui est émise en liaison descendante sur le faisceau droit 20a vers les terminaux d'utilisateurs (et les passerelles, s'il y en a) qui se trouvent dans l'empreinte 20af. Dans l'empreinte 20af, ce terminal d'utilisateur particulier parmi les terminaux d'utilisateurs 16, auquel le signal d'information est destiné, et auquel un ensemble d'intervalles AMRT a été attribué, récupère cette partie de la porteuse de fréquence 107 associée à l'ensemble d'intervalles AMRT et, donc, récupère le signal d'information. De même, les informations modulées au niveau de la passerelle 14 sur la porteuse de liaison montante de bande C 111, et émises vers le véhicule spatial, sont converties en porteuse de bande L 111, et émises en liaison descendante sur le faisceau droit 20b vers les terminaux d'utilisateurs qui se trouvent dans l'empreinte 20bf. Pour être complet, les informations modulées au niveau de la passerelle 14 sur la porteuse de liaison montante de bande C 115, et émises vers le véhicule spatial, sont converties en porteuse de bande 115, et émises en liaison descendante sur le faisceau droit 20c vers les terminaux d'utilisateurs qui se trouvent dans l'empreinte 20cf. Dans chaque empreinte, les divers terminaux d'utilisateurs sélectionnent les signaux d'information dirigés vers eux ou qui leur sont adressés en sélectionnant l'ensemble d'intervalles de temps particulier attribué par le centre de contrôle de réseau 18 pour cette communication particulière.

Chaque terminal d'utilisateur qui se trouve dans une empreinte (et chaque passerelle, s'il y en a) du système 10 de la figure 2 doit être capable d'émettre des informations vers le véhicule spatial pour réémission vers un destinataire souhaité. En général, tous les terminaux d'utilisateurs communiquent uniquement avec des passerelles.

Si un terminal d'utilisateur du système souhaite communiquer avec un autre terminal d'utilisateur du système, les informations peuvent être acheminées, d'abord, vers une des passerelles et, ensuite, depuis la passerelle de retour vers le terminal d'utilisateur destinataire voulu. Dans un mode de fonctionnement, cependant, les terminaux d'utilisateurs peuvent communiquer directement avec les autres terminaux d'utilisateurs dans d'autres faisceaux droits. Ainsi, tout terminal d'utilisateur 16a qui se trouve dans l'empreinte 20af de la figure 2 communique ses signaux d'information en les modulant sur (un ensemble d'intervalles sélectionne d') une porteuse de bande L 108. L'émission est reçue par l'antenne 12ar du véhicule spatial 12 et le signal est acheminé au moyen de dispositifs de mise en canal 12c vers le convertisseur de fréquence approprié du réseau de convertisseurs 12cv, où la conversion en une fréquence de bande C a lieu. Par exemple, la porteuse de signal d'information de liaison montante de bande L 108 reçue par le véhicule spatial dans le faisceau droit 20a est convertie en une fréquence de porteuse de bande C indiquée également 108, qui est émise en liaison descendante sur le faisceau d'antenne 20e vers la passerelle 14. De même, la porteuse de signal d'information de liaison montante de bande L 112 reçue par le véhicule spatial dans le faisceau droit 20b est convertie en une fréquence de porteuse de bande C également indiquée 112, qui est émise en liaison descendante sur le faisceau d'antenne 20e vers la passerelle 14, et la porteuse de signal de liaison montante 116 du faisceau d'antenne 20c est convertie en porteuse de liaison descendante 116 du faisceau d'antenne 20e vers la passerelle 14. Les terminaux d'utilisateurs (et les passerelles) dans chaque faisceau droit émettent ainsi leurs signaux d'information sur les porteuses de liaison montante ayant des fréquences sélectionnées de sorte que, après la conversion de fréquence et la mise en canal au niveau du véhicule spatial, les porteuses de liaison descendante résultantes parcourent le faisceau d'antenne particulier qui est dirigé vers la passerelle de destination. De même, les signaux provenant d'une passerelle sont modulés sur des porteuses qui, après la conversion de fréquence et la mise en canal au niveau du véhicule spatial, parcourent celui des faisceaux droits qui est associé à l'empreinte dans laquelle le destinataire indiqué est situé. Il convient de noter que la partie du contrôle du système exécutée par le centre de contrôle de réseau 18 consiste à déterminer le faisceau droit dans lequel un destinataire mobile indiqué est situé en gardant un enregistrement du dernier emplacement de chaque utilisateur identifiable, de façon qu'il ne soit pas nécessaire d'interroger chaque faisceau droit individuellement à chaque fois qu'une liaison avec un utilisateur de mobile est demandée, pour "trouver" l'utilisateur de mobile souhaité.

La figure 3 illustre les détails d'un mode de réalisation du véhicule spatial 12. Comme illustré sur la figure 1, le véhicule spatial 12 comprend un corps 12b, qui supporte deux réseaux de panneaux solaires déployés 12S1 et 1252. Le corps de véhicule spatial 12b supporte également l'antenne d'émission 12at et l'antenne de réception 12ar déployées. Comme mentionné, les antennes 12at et 12ar produisent, de préférence, chacune, une pluralité de faisceaux droits à rayonnement relativement étroit, dirigés vers la surface de la terre. Dans un mode de réalisation de l'invention, les faisceaux droits 20a, 20b et 20c sont d'une largeur inférieure à deux degrés (telle que mesurée de manière classique en leurs points à 3 dB).

La figure 3 illustre également une antenne de bande C 72a, destinée à émettre et à recevoir des signaux dans la bande C. Comme décrit ci-dessous, ces signaux sont émis entre un terminal de passerelle, ou un autre terminal terrestre fixe, et une antenne 72a, pour les besoins décrits. La configuration des faisceaux droits de réception produits par l'antenne 12ar est idéalement identique à celle des faisceaux droits d'émission produits par l'antenne 12at, de sorte que les faisceaux de rayonnement coïncident. Les spécialistes dans l'art des antennes savent que, même si les antennes 12at et 12ar produisent des configurations de faisceaux identiques, un défaut d'alignement entre les antennes d'émission et de réception peut résulter en un défaut d'alignement d'au moins certains des faisceaux droits, en conséquence de quoi certains terminaux terrestres 16X qui se trouvent dans un faisceau droit d'émission se trouveront dans un faisceau de réception qui ne correspond pas au faisceau d'émission. Ces erreurs peuvent également être provoquées par des défauts d'alignement d'intégration d'antenne ou des déploiements incorrects peuvent être dû (a) à des erreurs à long terme ou saisonnières comprenant une distorsion thermique, des incertitudes d'orbite et d'éphéméride, (b) à des erreurs diurnes attribuables à des erreurs de contrôle d'orientation comprenant un gyrodérive, (c) à des erreurs à court terme dues à des résonances de réflecteur et à une erreur de système de contrôle d'orientation, et (d) à des erreurs résiduelles.

Des systèmes de communication cellulaires basés sur un véhicule spatial améliorés sont souhaités.

Un système de communication cellulaire de véhicule spatial selon un aspect de l'invention comprend un corps de véhicule spatial. Un agencement de réception de signaux et de conversion de fréquence est monté sur le corps pour recevoir des signaux à partir de stations terrestres et pour convertir les signaux reçus à partir des stations terrestres à des fréquences spécifiques dans une première bande de fréquences en d'autres fréquences dans une seconde bande de fréquences. Les première et seconde bandes de fréquences peuvent être exclusives l'une de l'autre. Au moins une antenne d'émission est supportée par le corps du véhicule spatial. L'antenne d'émission comprend un réseau d'éléments rayonnants et une première pluralité de ports d'entrée de signaux couplés aux éléments rayonnants du réseau d'éléments rayonnants. L'antenne d'émission peut être agencée de manière que les signaux appliqués à un port d'entrée de signal de l'antenne d'émission entraînent un rayonnement à partir d'un des éléments de l'antenne d'émission. Un réseau de formation de faisceaux est monté sur le corps du véhicule spatial. Le réseau de formation de faisceaux comprend plusieurs ports d'entrée, qui sont couplés à l'agencement de réception et de conversion de fréquence, et il comprend également une pluralité de ports de sortie couplés aux ports d'entrée de signaux du réseau d'antennes d'émission. Le réseau de formation de faisceaux reçoit, à ses multiples ports d'entrée, des signaux à d'autres fréquences comprises dans la seconde bande de fréquences, et combine les signaux aux autres fréquences d'une manière qui, en combinaison avec l'antenne d'émission, génère une pluralité de faisceaux droits de rayonnement dirigés vers la surface de la terre.

Les faisceaux droits de rayonnement définissent des empreintes qui se chevauchent. La combinaison de l'agencement de réception et de conversion de fréquence, du réseau de formation de faisceaux et de l'antenne d'émission émet des signaux à d'autres fréquences à partir du véhicule spatial vers les terminaux d'utilisateurs terrestres situés dans les empreintes. Le système de communication comprend un terminal terrestre fixe qui se trouve dans la région de recouvrement entre au moins des premier et second faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits, pour émettre des signaux vers le véhicule spatial à certaines des fréquences spécifiques dans la première plage de fréquences, pour l'émission des signaux d'information vers au moins certains des terminaux d'utilisateurs terrestres, en conséquence de quoi des erreurs de position d'antenne d'émission peuvent provoquer une mauvaise orientation des faisceaux droits. Le système de communication comprend, de plus, un agencement de positionnement d'antenne d'émission.

L'agencement de positionnement d'antenne d'émission comprend un émetteur de signaux de balise situé au niveau du terminal terrestre fixe, pour émettre des signaux de balise, à une fréquence de balise qui se situe dans la première bande de fréquences, vers l'agencement de réception et de conversion de fréquence du véhicule spatial. En conséquence, l'agencement de réception et de conversion de fréquence convertit les signaux de balise qui se situent dans la première bande de fréquences en signaux de balise se situant dans la seconde bande de fréquences. L'agencement de positionnement d'antenne d'émission comprend également un agencement de couplage couplé à l'agencement de réception et de conversion de fréquence et à au moins un des ports d'entrée du réseau de formation de faisceaux d'antenne d'émission, pour coupler les signaux de balise au réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère les premier et second faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits dans une séquence temporelle. Un récepteur de signaux de balise est situé au niveau du terminal terrestre fixe, pour recevoir les signaux de balise à la seconde bande de fréquences, dans leur séquence temporelle. Un agencement de détermination d'erreur est couplé au récepteur de signaux de balise, pour comparer les caractéristiques des signaux de balise dans la séquence temporelle, afin de déterminer l'erreur d'orientation de l'antenne d'émission. Un contrôleur est couplé à l'agencement de détermination d'erreur, pour générer des signaux de commande pour tendre à déplacer les faisceaux droits vers un état dans lequel les signaux de balise ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques. Une caractéristique adéquate pourrait être, par exemple, l'intensité ou l'amplitude des signaux.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'agencement de réception et de conversion de fréquence comprend une antenne de réception de liaison montante pour recevoir des signaux provenant des stations terrestres dans la première bande de fréquences et l'agencement de conversion de fréquence est couplé à l'antenne de réception de liaison montante pour recevoir des signaux dans la première bande de fréquences et pour convertir les signaux reçus à des fréquences spécifiques dans la première bande de fréquences en d'autres fréquences dans la seconde bande de fréquences. La première bande de fréquences peut comprendre au moins une partie de bande C et la seconde bande de fréquences peut comprendre au moins une partie de bande L.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'antenne d'émission à faisceaux multiples pour la seconde bande de fréquences comprend au moins un réflecteur et un réseau d'éléments d'alimentation couplé au réflecteur. Le réseau d'éléments d'alimentation peut comprendre un réseau de cornets d'alimentation ou d'autres éléments similaires.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le terminal terrestre fixe est situé dans la région de recouvrement entre les troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits. Une première ligne reliant les centres des premier et second faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits est oblique par rapport à une seconde ligne reliant les centres des troisième et quatrième faisceaux spécifiques parmi les faisceaux droits. Dans un mode de réalisation préféré, l'angle d'inclinaison entre les première et seconde lignes est de 900.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'agencement de couplage couple les signaux de balise au réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère les troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits dans une séquence temporelle, et le contrôleur génère les signaux de commande pour tendre à déplacer les faisceaux droits vers un état dans lequel les signaux de balise associés aux premier et second faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques, et dans lequel les signaux de balise associés aux troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques. La caractéristique peut être l'amplitude des signaux ou le niveau de puissande.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le contrôleur comprend un agencement pour ajuster l'orientation du corps du véhicule spatial et, avec celui-ci, la position de l'antenne. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le véhicule spatial comprend également une antenne de réception à faisceaux multiples ainsi que l'antenne d'émission, et le contrôleur comprend un agencement pour ajuster les positions des antennes d'émission et de réception par rapport au corps du véhicule spatial.

La figure 1 est un schéma simplifié d'un système de communication cellulaire de véhicule spatial, illustrant quelques faisceaux d'antennes qui définissent des cellules de système
la figure 2 est un schéma simplifié similaire à la figure 1, illustrant certains des signaux qui circulent sur les divers faisceaux d'antenne
la figure 3 est une vue en perspective simplifiée ou isométrique du véhicule spatial des figures 1 et 2 avec ses panneaux solaires et ses antennes déployés
la figure 4 est une représentation simplifiée du réseau de cornets d'alimentation d'une des antennes d'émission ou de réception de bande L de l'agencement de la figure 3, sur laquelle est superposée une représentation déformée d'une partie du continent asiatique
la figure 5 est une représentation simplifiée d'un dispositif de formation de faisceaux qui peut être utilisé conjointement avec un réseau de cornets d'alimentation pour générer une pluralité de faisceaux droits.

Comme illustré sur la figure 3, l'antenne d'émission à faisceaux multiples 12at prend la forme, lorsqu'elle est déployée, d'un réflecteur parabolique 12atr et d'un réseau d'alimentation 12atf. Le réseau d'alimentation 12atf est monté sur le corps du véhicule spatial à un emplacement proche du foyer du réflecteur parabolique. De même, l'antenne de réception à faisceaux multiples 12ar comprend un réflecteur déployé 12arr conjointement avec un réseau d'alimentation 12arf. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les réseaux d'alimentation comprennent un réseau de cornets d'alimentation. Les cardans 12gt et 12gr sont montés aux points de jonction du corps du véhicule spatial avec les supports de réflecteur 12gts et 12gtr.

La figure 4 illustre le tracé des ouvertures de cornets de l'agencement de cornets d'alimentation 12atf de la figure 3. Sur la figure 4, une carte d'une partie de l'Asie est superposée sur certains cercles représentant des ouvertures, déformée pour apparaître telle qu'elle serait dans le plan focal de l'antenne depuis un véhicule spatial vers l'est de la côte asiatique. Plus particulièrement, l'Asie, avec ses principales îles est indiquée généralement en 410, 412 représente l'inde, 414 représente la combinaison du Viêtnam, du Cambodge et de la Thaïlande et 416 représente l'île et la partie continentale de la Malaisie. Certaines îles de l'indonésie sont représentées en 418. La Nouvelle-Guinée est illustrée en 420 et Taiwan (Formose) en 422. La Péninsule
Coréenne est désignée en 424 et les îles japonaises sont représentées en 426. Les cercles, dont certains sont indiqués en 430, représentent les ouvertures des divers cornets d'alimentation du réseau d'alimentation 12atf de l'antenne d'émission 12at de la figure 3. Toutes les ouvertures de cornets d'alimentation ne sont pas illustrées, parce qu'il y a quatre-vingt-huit ouvertures de cornets d'alimentation dans l'application particulière décrite, et les illustrer toutes rendrait l'illustration difficile à interpréter. Pour la plupart, les cornets périphériques du réseau ont été illustrés, ainsi qu'une ligne, qui est illustrée par les flèches 432, de cornets d'un bout à l'autre de la région qui est desservie. Cependant, on comprendra que l'ensemble du continent asiatique et ses îles proches du littoral jusqu'aux Philippines, sont desservis par des faisceaux droits provenant des quatre-vingt-huit ouvertures de cornets d'alimentation qui sont illustrées, en partie, sur la figure 4. Plus particulièrement, le réseau de cornets d'alimentation 12atf des figures 1, 2 et 3 peut être représenté par le tracé de la figure 4, totalement rempli par des cercles. L'agencement exact des ouvertures de cornets n'est pas l'objet particulier de l'invention et l'agencement approprié destiné à être utilisé avec un réflecteur parabolique sera facilement compris des spécialistes dans l'art des antennes. il convient de noter que les cercles de la figure 4 ne représentent pas les empreintes des faisceaux droits elles-mêmes, mais peuvent être comprises grossièrement comme étant une version des empreintes que chaque cornet lui-même formerait s'il était alimenté indépendamment, sans un dispositif de formation de faisceaux.

La figure 5 illustre un agencement de dispositif de formation de faisceaux 500 qui est utilisé conjointement avec l'antenne d'émission 12at pour permettre à A cornets d'alimentation (où A est quatre-vingt-huit dans l'exemple) de produire un total de N faisceaux droits d'antenne, où N est 140 dans l'exemple. En résumé, le dispositif de formation de faisceaux combine les signaux associés à, ou "provenant de", chaque cornet d'alimentation avec les signaux provenant des cornets d'alimentation contigus parmi les cornets d'alimentation, de manière à produire les faisceaux souhaités. Le dispositif de formation de faisceaux 500 de la figure 5 comprend un port "d'entrée" (considérant l'antenne dans son mode d'émission) pour chacun des N faisceaux à générer à partir de l'antenne ; les ports d'entrée sont alors 510B1, 510B2, ..., 510BN, où N représente le nombre total de faisceaux à générer, à savoir 140 faisceaux dans l'exemple. Les ports 510B1, 510B2, ..., 510BN sont couplés à un réseau de diviseurs de puissance RF indiqué généralement en 520. Le réseau 520 comprend une pluralité N de réseaux de diviseurs de puissance de faisceau individuel 520D1, 520D2, ..., 520DN, chacun d'eux transformant un seul des signaux appliqués à un port 510B1 510,2 510BN en J signaux de sortie, ayant chacun une pondération d'amplitude et une pondération de phase spécifiées, toutes telles que connues dans l'art, lesquels J signaux de sortie, lorsqu'ils sont appliqués à un nombre J identique d'éléments de rayonnement d'antenne, produisent un faisceau dans l'espace. La division de puissance pour pondérer est typiquement accomplie par des jonctions de plusieurs sections de ligne d'émission ayant diverses impédances relatives sélectionnées, ou par des coupleurs formés par des lignes d'émission espacées les unes des autres de distances spécifiques sur des longueurs spécifiques. La pondération de phase est ordinairement accomplie par sélection parmi diverses longueurs physiques de ligne d'émission qui, fondamentalement, ont des longueurs électriques différentes.

Les sorties de chacun des diviseurs de puissance 520D1, 520D2, ..., 520DN de l'ensemble 520 sont couplées aux ports d'entrée d'une pluralité de combineurs de puissance 530C1, 530C2,..., 530cas où A est le nombre d'éléments rayonnants séparés du réseau qui seront impliqués dans la génération de chaque faisceau. Chaque combineur de puissance 530C1, 530C2, ..., 530CA de l'ensemble 530 combine les signaux provenant de
K diviseurs de puissance, et couple les puissances ainsi combinées aux éléments d'antenne associés parmi les éléments d'antenne.

Selon un aspect de l'invention, l'antenne d'émission à faisceaux multiples 12at est alignée en utilisant une station au sol fixe située dans une région se trouvant entre des faisceaux droits contigus parmi les faisceaux droits. Le véhicule spatial émet un signal de balise sur les faisceaux et les signaux de balise sur les faisceaux sont reçus par le site fixe. Une ou plusieurs caractéristiques des multiples signaux de balise reçus sur les divers faisceaux sont traitées afin de déterminer la déviation de l'antenne du véhicule spatial par rapport à sa position correcte. Un signal de contrôle est généré à partir des informations de déviation, qui rétablit finalement l'antenne d'émission à sa position correcte. Plus particulièrement, si la station au sol fixe est située à une position qui est idéalement à michemin entre deux faisceaux droits contigus, dont un est à l'est et un à l'ouest de l'emplacement, un signal émis au moyen des deux faisceaux de même amplitude devrait être reçu à l'emplacement fixe avec des amplitudes égales si l'antenne en question est correctement alignée. Une déviation d'amplitude est indicative d'une erreur de positionnement.

La figure 6 illustre une partie de la région de l'Asie illustrée précédemment sur la figure 4, montrant quatre empreintes de faisceaux droits désignées N, S, E et w, qui sont agrandies par rapport à leurs dimensions réelles pour faciliter la représentation. Les quatre empreintes se chevauchent en un point qui représente Batam, auquel un site de terminal de référence de balise (BRT) terrestre fixe sera utilisé pour recevoir les signaux de balise, pour ajuster la position de l'antenne d'émission 12at d'une manière qui l'aligne avec la surface sous-jacente. L'antenne de réception 12ar est alignée de manière similaire, de façon que l'antenne d'émission 12at et l'antenne de réception 12ar soient toutes deux alignées avec une caractéristique de la surface cible et, donc, l'une avec l'autre.

La figure 7a illustre deux faisceaux d'antenne contigus
VN et vS qui se chevauchent de manière symétrique de part et d'autre d'une ligne verticale en trait plein selon un angle indiqué, qui représente un chevauchement symétrique des faisceaux à q = 00. Si un défaut d'alignement survient, de sorte que le terminal terrestre fixe est positionné selon un angle d'erreur qK, il en résulte une différence entre les signaux reçus sur ou à partir des deux faisceaux d'antennes
VN et VS, d'une quantité VN - VS. La figure 7b est un tracé d'une tension d'erreur qui résulte du traitement du signal de différence VN - V5 par normalisation, (vN - VS)/(VN + VS), montrant comment un défaut d'alignement résulte en une variation linéaire du signal d'erreur par rapport au déplacement angulaire.

La figure 8 est un schéma fonctionnel simplifié d'un système de contrôle d'alignement signaux de balise sont reçus dans la séquence temporelle à l'antenne de bande L 14a2 au terminal de référence de balise terrestre fixe 1 4 BTR. Les signaux de balise reçus sont appliqués à un générateur de signaux d'erreur commandé par une impulsion d'horloge 820, qui enlève ou démodule la séquence temporelle en utilisant un agencement de commutateurs Tî, T2, T3, T4, synchronisés avec les commutateurs correspondants du commutateur de sélection de faisceau 816, et mémorise temporairement les quatre signaux résultants dans des mémoires (non illustrées). Les quatre signaux mémorisés représentent les signaux de balise VN, VS, vw et VE reçus par le récepteur de terminal de référence de balise 14T à partir de chacun des faisceaux N, S, E et W.

Les signaux VN et Vs sont appliqués à un soustracteur 821 pour produire des signaux représentatifs de VN - Vs et les signaux VN et Vs sont appliqués à un additionneur 822 pour produire un signal représentatif de VN + VS. De même, les signaux vW et VE sont appliqués à un soustracteur 823 pour produire un signal représentatif de VE - VW et les signaux VW et VE sont appliqués à un additionneur 824 pour produire un signal représentatif de VE + VW. Les signaux VN - V5 et VN + vs sont appliqués à un diviseur 826 pour produire un signal d'erreur normalisé V error NS
V error NS = (VN - VS)/( VN + VS) pour déterminer l'erreur nord-sud. Les signaux Vw - VE et vw + VE sont appliqués à un diviseur 828 pour produire un signal représentant un signal EW d'erreur V error EW
V error EW = (VE - VW)/( VE + VW)
Les signaux d'erreur NS et EW sont appliqués au moyen de premier et second chemins de signaux à un ordinateur 840. Le premier chemin de signal comprend une mémoire tampon 831, un convertisseur analogique-numérique 832 et un processeur d'erreur (E - P) 833, et le second chemin de signal comprend une mémoire tampon 834, un convertisseur analogiquenumérique 835 et un (E - P) 836. L'ordinateur 840 convertit la valeur d'erreur en signaux qui peuvent être émis par l'antenne 14al sur une liaison montante de bande C 850 vers l'antenne de bande C 72a du véhicule spatial 12, pour la commande des deux axes du cardan 12gt par lequel l'antenne d'émission î2at est supportée. L'agencement de la figure 8 commande le cardan 12gt dans les plans NS et EW sous le contrôle des deux signaux d'erreur d'une manière qui maintient les quatre faisceaux d'antenne N, S, E et W centrés autour du terminal de référence de balise de Batam.
il convient de noter que, dans l'agencement de la figure 8, le traitement consistant à prendre les différences et à diviser, qui est exécuté dans les blocs 821, 822, 823, 824, 826 et 828, est illustré comme étant exécuté par des blocs de traitement analogiques, qui pourraient être à des fréquences RF, ou ils pourraient être à des fréquences intermédiaires, si un convertisseur de fréquence approprié était utilisé dans le récepteur de terminal de référence de balise 14su. Comme alternative, le récepteur de terminal de référence de balise 14 peut exécuter une conversion analogiquenumérique, de sorte que tout le traitement exécuté dans le bloc 820 soit exécuté par un processeur numérique (ou une partie d'un processeur numérique), éliminant de ce fait le besoin des convertisseurs analogique-numérique 832 et 834.

La figure 9 est un schéma fonctionnel simplifié qui illustre un agencement de contrôle correspondant pour l'antenne de réception 12ar des figures 1, 2 et 3. Le système de la figure 9 fonctionne de la même manière fondamentale que l'agencement de la figure 8, mais est agencé de sorte que l'antenne de réception 12ar soit nécessaire uniquement pour recevoir, plutôt que pour émettre. Sur la figure 9, les éléments correspondant à ceux de la figure 8 sont indiqués par des numéros de référence identiques. Sur la figure 9, un signal de balise de bande de base est généré par une unité de génération de fréquence 910 et est converti dans la bande L par un convertisseur de fréquence 912. Le signal converti est émis à partir de l'antenne 14a2 vers le véhicule spatial 12. En plus des autres fonctions exécutées par l'antenne de réception 12ar du véhicule spatial 12, elle produit quatre faisceaux qui sont centrés autour de l'emplacement du terminal de référence de balise 14. Ces faisceaux sont disponibles aux ports 918N, 918S, 918E et 918W du réseau de formation de faisceaux 918. Le signal de balise apparaît simultanément aux ports de dispositif de formation de faisceaux 918N, 918S, 918E et 918W et les signaux sont appliqués à partir des ports du dispositif de formation de faisceaux aux commutateurs T1, T2, T3 et T4 du commutateur qui commute 916. Les quatre commutateurs T1, T2, T3 et T4 sont fermés (le contact est établi) dans la séquence temporelle sous le contrôle de l'horloge 917, de sorte que les quatre signaux de balise reçus apparaissent dans la séquence temporelle au port de sortie 9160 du commutateur de commutation 816. Le signal de balise commuté est couplé à partir du port de sortie 9160 à un convertisseur abaisseur 914, où le signal de balise est converti dans la bande de base, mais présente la modulation de la commutation du faisceau d'antenne.

Le signal de balise commuté converti doit être réémis vers le sol, où l'erreur est traitée. Afin d'accomplir la émission du signal de balise commuté converti vers le sol sans utiliser d'équipement de suivi de balise dédié supplémentaire, tel qu'un récepteur et un processeur embarqués, le signal de balise commuté converti est converti par le convertisseur abaisseur 914 de la figure 9 dans la bande C (dans un mode de réalisation) et est appliqué à partir du convertisseur abaisseur 914 à un répéteur de bande
C 924, autrement nécessaire dans le véhicule spatial pour l'émission des signaux d'information de bande C, qui convertit le signal de balise de bande de base commuté dans la bande C, pour émission, au moyen d'un dispositif d'émissionréception 950, vers l'antenne 72a pour émission vers la station au sol de passerelle 14. Le signal de bande C provenant de l'antenne 72a parcourt la liaison descendante vers l'antenne 960 et est couplé par un dispositif d'émissionréception 961 à un récepteur de bande C 962. Le récepteur 962 démodule le signal de balise commuté et le rend disponible pour un autre commutateur et processeur synchronise 820, qui est identique en principe à l'élément 820 de la figure 8. Le commutateur et processeur synchronisés 820 de la figure 9 génère des signaux d'erreur de la même manière que celle décrite conjointement avec la figure 8, et couple les signaux d'erreur, au moyen de mémoires tampon 831 et 834, de convertisseurs analogiquenumérique 832 et 835 et de processeurs d'erreur 833 et 836, à l'ordinateur 840. On reconnaîtra que la structure qui s étend à partir du bloc 820 jusqu'au bloc 840 de la figure 9 est identique à la structure similaire de la figure 8, et fonctionne de la même manière pour produire des signaux de correction à la sortie de l'ordinateur 840. Les signaux de correction sont couplés à partir de l'ordinateur 840 de la figure 9 au dispositif de réception 961 et sont couplés au moyen de l'antenne 960 et d'un trajet de liaison montante à l'antenne 72a. A partir de l'antenne 72a, le dispositif d'émission-réception 950 dirige les signaux de correction vers le cardan 12gr, pour corriger la position de l'antenne de réception 12ar. Ainsi, le signal de balise commuté est émis à partir du véhicule spatial vers la station au sol dans la bande C et le signal de balise est extrait au niveau de la station au sol et est traité comme sur la figure 8.

Cette technique évite de charger le véhicule spatial avec un équipement dédié utilisé uniquement par la balise.

Ainsi, en général, l'invention concerne un système de communication de véhicule spatial (10), qui comprend un agencement d'antenne d'émission (12at) monté sur le véhicule spatial (12), pour générer une pluralité de faisceaux droits d'émission (20a, 20b, 20c) dirigés vers la terre. Chacun des faisceaux droits d'émission (20a, 20b, 20c) définit une empreinte (20af, 20bf, 20cf) et sert à émettre des communications au moins vers les terminaux d'utilisateurs (16) situés dans l'empreinte (20af, 20bf, 20cf) associée au faisceau droit d'émission (20a, 20b, 20c). Un agencement d'antenne de réception (12ar) est monté sur le véhicule spatial (12), pour générer une pluralité similaire de faisceaux droits de réception dirigés vers la terre, chacun d'eux définissant une empreinte (20af, 20bf, 20cf), qui coïncide idéalement avec l'empreinte (20af, 20bf, 20cf) d'un faisceau droit d'émission correspondant. Chacun des faisceaux droits de réception de l'antenne de réception sert à recevoir des communications au moins à partir des terminaux d'utilisateurs (16) situés dans l'empreinte (20af, 20bf, 20cf) associée au faisceau droit de réception. Un agencement de contrôle (810, 812, 816, 820 - 840, 850, 12gt) est couplé à l'antenne d'émission, pour amener les empreintes (20af, 20bf, 20cf) d'au moins certains des faisceaux droits d'émission à adopter un état prédéterminé par rapport à un emplacement sur la terre. Un autre agencement de contrôle (910, 914, 916, 918, 920, 950, 960, 962, 820 - 840, 12gr) est couplé à l'antenne de réception 12ar, pour amener les empreintes (20af, 20bf, 20cf) d'au moins certains des faisceaux droits de réception à adopter le même état prédéterminé par rapport à l'emplacement sur la terre. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'emplacement (Batam) est fixe. Dans un mode de réalisation (figure 8) de l'invention, l'agencement de contrôle couplé à l'antenne d'émission comprend (a) un générateur de signaux de balise (810), (b) un commutateur (816) couplé au générateur de signaux de balise (810) et à l'antenne d'émission (12at), pour entraîner l'émission du signal de balise sur différents faisceaux (N, S, E, W) de l'antenne d'émission (12at) à différents instants, (c) un récepteur (14a2, 14BRT) à l'emplacement, pour recevoir, aux différents instants, au moins certains des signaux de balise émis sur les différents faisceaux (N, S, E, W), pour former les signaux de balise reçus, (d) un processeur (820, 831, 832, 833, 834, 835, 836, 840) couplé au récepteur, pour traiter les signaux de balise reçus et pour former des signaux d'erreur à partir de ceux-ci indicatifs de la déviation de l'antenne d'émission par rapport à une position souhaitée, et (e) un agencement de contrôle de position d'antenne (14, 14al, 850, 72a, 12gt), couplé au processeur (820, 831, 832, 833, 834, 835, 836, 840) et à l'antenne d'émission (12at), pour amener l'antenne d'émission (12at) à se déplacer vers la position souhaitée. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'agencement de contrôle couplé à l'antenne de réception comprend (a) un générateur de signaux de balise, (b) un émetteur au niveau de l'emplacement et couplé au générateur de signaux de balise pour former les signaux de balise émis, (c) un commutateur couplé à l'antenne de réception, pour recevoir le signal de balise sur les différents faisceaux de l'antenne de réception à différents instants, pour, de ce fait, générer les signaux de balise reçus, (d) un processeur couplé au commutateur, pour traiter les signaux de balise reçus et pour former des signaux d'erreur à partir de ceux-ci indicatifs de la déviation de l'antenne de réception par rapport à une position souhaitée, et (e) un agencement de contrôle de position d'antenne couplé au processeur et à l'antenne de réception, pour amener l'antenne de réception à se déplacer vers la position souhaitée.

Plus particulièrement, un système de communication cellulaire de véhicule spatial (10) selon un aspect de l'invention comprend un véhicule spatial (12) avec un corps (12b). Un agencement de réception de signaux et de conversion de fréquence (12r, 12c, 12cv) est monté sur le corps (12b), pour recevoir des signaux à partir des stations terrestres (18, 20) et pour convertir les signaux reçus à partir des stations terrestres (18, 20) à des fréquences spécifiques (105, 107, 109, 111, 113, 115) dans une première bande de fréquences (C) en d'autres fréquences (105, 107, 109, 111, 113, 115) dans une seconde bande de fréquences (L). Les première (C) et seconde (L) bandes de fréquences peuvent être exclusives l'une de l'autre. Au moins une antenne d'émission (12at) est supportée par le corps de véhicule spatial (12b). L'antenne d'émission (12at) comprend un réseau (12atf) d'éléments rayonnants (N, S, E, W) et une première pluralité de ports d'entrée de signaux (819N, 819S, 819E, 819W) couplés aux éléments rayonnants (N, S, E, W) du réseau (12atf) d'éléments rayonnants (34e). L'antenne d'émission (12at) peut être agencée de manière que les signaux appliqués à un port d'entrée de (819N, 819S, 819E, 819W) de l'antenne d'émission (12at) entraînent le rayonnement à partir d'un des éléments d'antenne d'émission (N, S, E, W). Un réseau de formation de faisceaux (818) est monté sur le corps de véhicule spatial (12b). Le réseau de formation de faisceaux (500, 818) comprend plusieurs ports d'entrée (818N, 818S, 818E, ou 818W), qui sont couplés à l'agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12c, 12cv), et il comprend également une pluralité de ports de sortie (819N, 819S, 819E, 819W) couplés aux ports d'entrée de signaux (898N, 898S, 898E, 898W) du réseau d'antennes d'émission (12atf). Le réseau de formation de faisceaux (500, 818) reçoit, au niveau de ses ports d'entrée multiples, les signaux aux autres fréquences dans la seconde bande de fréquences (L), et combine les signaux aux autres fréquences d'une manière qui, en combinaison avec l'antenne d'émission, génère une pluralité de faisceaux droits de rayonnement (22) dirigés vers la surface de la terre (1).

Les faisceaux droits de rayonnement (22) définissent des empreintes (22f) qui se chevauchent. La combinaison de l'agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12c, 12cv), du réseau de formation de faisceaux (500, 818) et de l'antenne d'émission (12at) émet les signaux aux autres fréquences depuis le véhicule spatial (12) vers les terminaux d'utilisateurs terrestres (18, 20) situés dans les empreintes (22f). Le système de communication (10) comprend un terminal terrestre fixe (14) qui se trouve dans la région de recouvrement (650) entre au moins les premier (N, E) et second (S, W) faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits (22), pour émettre des signaux vers le véhicule spatial (12) à certaines fréquences spécifiques dans la première bande de fréquences (C), pour l'émission de signaux d'information au moins vers certains des terminaux d'utilisateurs terrestres (14), en conséquence de quoi les erreurs de position de l'antenne d'émission (12at) peuvent entraîner une mauvaise orientation des faisceaux droits (22). De plus, le système de communication (10) comprend un agencement de positionnement d'antenne de réception (figure 9). L'agencement de positionnement d'antenne de réception (figure 9) comprend un émetteur de signaux de balise (910, 912, 14, 14a2) situé au niveau du terminal terrestre fixe (20), pour émettre les signaux de balise, à une fréquence de balise se situant dans la première bande de fréquences (C), vers l'agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv) du véhicule spatial. En conséquence, l'agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv) convertit les signaux de balise se situant dans la première bande de fréquences en signaux de balise se situant dans la seconde bande de fréquences. L'agencement de positionnement d'antenne de réception comprend également un agencement de couplage couplé à l'agencement de réception et de conversion de fréquence et à au moins un des ports d'entrée du réseau de formation de faisceaux, pour coupler les signaux de balise au réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère les premier et second faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits dans une séquence temporelle. Un récepteur de signaux de balise est localisé au niveau du terminal terrestre fixe, pour recevoir les signaux de balise à la seconde bande de fréquences, dans leur séquence temporelle. Un agencement de détermination d'erreur est couplé au récepteur de signaux de balise, pour comparer les caractéristiques des signaux de balise dans la séquence temporelle, afin de déterminer une erreur d'orientation de l'antenne d'émission. Un contrôleur est couplé à l'agencement de détermination d'erreur, pour générer des signaux de commande pour tendre à déplacer les faisceaux droits vers un état dans lequel les signaux de balise ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques. Une caractéristique adéquate pourrait être, par exemple, l'intensité ou l'amplitude des signaux.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'agencement de réception et de conversion de fréquence comprend une antenne de réception de liaison montante pour recevoir les signaux provenant des stations terrestres dans la première bande de fréquences, et l'agencement de conversion de fréquence est couplé à l'antenne de réception de liaison montante, pour recevoir les signaux dans la première bande de fréquences, et pour convertir les signaux reçus aux fréquences spécifiques dans la première bande de fréquences en d'autres fréquences dans la seconde bande de fréquences. La première bande de fréquences peut comprendre au moins une partie de bande C et la seconde bande de fréquences peut comprendre au moins une partie de bande L.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'antenne d'émission comprend au moins un réflecteur et un réseau d'éléments d'alimentation couplé au réflecteur. Le réseau d'éléments d'alimentation peut comprendre un réseau de cornets d'alimentation.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le terminal terrestre fixe est situé dans la région de recouvrement entre les troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits. Une première ligne reliant les centres des premier et second faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits est oblique par rapport à une seconde ligne reliant les centres des troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits. Dans un mode de réalisation préféré, le plus grand angle d'inclinaison entre les première et seconde lignes est de 900.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'agencement de couplage couple les signaux de balise au réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère les troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi les faisceaux droits dans une séquence temporelle, et le contrôleur génère les signaux de commande pour tendre à déplacer les faisceaux droits vers un état dans lequel les signaux de balise associés aux premier et second faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques, et dans lequel les signaux de balise associés aux troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une des caractéristiques. La caractéristique peut être l'amplitude des signaux ou le niveau de puissance.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le contrôleur comprend un agencement pour ajuster l'orientation du corps du véhicule spatial, et avec lui la position de l'antenne. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le véhicule spatial comprend également une antenne de réception ainsi que l'antenne d'émission, et le contrôleur comprend un agencement pour ajuster la position des antennes d'émission et de réception par rapport au corps du véhicule spatial.

D'autres modes de réalisation de l'invention seront évidents pour les spécialistes de l'art. Par exemple, bien que les fréquences aient été spécifiées comme étant dans les bandes C et L, d'autres bandes de fréquences peuvent être utilisées. L'antenne de faisceaux droits peut être n'importe quel type d'antenne, telle qu'une antenne de réseau sans réflecteur, ou elle peut être un réseau actif. Bien que le système de communication de l'exemple couvre l'Asie et que l'emplacement fixe soit à Singapour, la couverture peut concerner n'importe quelle partie du globe et la station fixe peut être localisée n'importe où dans la région de couverture. Bien que, dans la description de la figure 2, chaque porteuse de signal de contrôle de liaison montante, par exemple 105, 109 et 113, soit acheminée vers un faisceau différent parmi les faisceaux d'antenne, une pluralité de porteuses de liaison montante peuvent être acheminées vers un faisceau droit d'antenne ; de même, plusieurs des porteuses de communication de liaison montante, telles que les porteuses de communication de liaison montante 107, 111 et 115, peuvent être acheminées sur un faisceau droit ; à titre d'exemple, si un faisceau de communication de liaison montante 20e de la figure 1 devait avoir des porteuses de communication supplémentaires indiquées 205, 207 et 213, les porteuses de communication 107 et 207 pourraient être acheminées au véhicule spatial de manière à être émises sur le faisceau d'antenne de liaison descendante 20a et les porteuses de communication 115, 205 et 213 pourraient être émises sur le faisceau d'antenne de liaison descendante 20c.

Bien que les quatre faisceaux aient été décrits en tant que
N, S, E et W, il n'y a aucune raison particulière pour que les directions cardinales doivent être utilisées et toutes les directions à peu près orthogonales devraient être satisfaisantes. De la même manière, on suppose que le terminal de référence de balise à Batam est centré entre les deux faisceaux dans chaque plan de correction, mais il n'aurait pas besoin d'être centré si on devait appliquer un décalage d'amplitude de polarisation, de manière que la position de "repos" des deux faisceaux dans un plan de correction donné soit à un profil d'amplitude différent des deux empreintes.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir de la portée de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Système de communication (10) cellulaire de véhicule spatial, caractérisé en ce qu'il comprend

un véhicule spatial (12) comprenant un corps (12b)

un agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv) monté sur ledit corps (12b), pour recevoir des signaux à partir de stations terrestres, et pour convertir les signaux reçus à partir des stations terrestres à des fréquences spécifiques dans une première bande de fréquences en d'autres fréquences dans une seconde bande de fréquences, la seconde bande de fréquences ne comprenant pas ladite première bande de fréquences

au moins une antenne supportée par ledit corps (12b), ladite antenne comprenant un réseau d'éléments rayonnants et une première pluralité de ports d'entrée de signaux couplés auxdits éléments rayonnants dudit réseau d'éléments rayonnants

un réseau de formation de faisceaux monté sur ledit corps (12b), ledit réseau de formation de faisceaux comprenant plusieurs ports d'entrée couplés audit agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv), et une pluralité de ports de sortie couplés auxdits ports d'entrée de signaux dudit réseau d'antennes, pour recevoir des signaux auxdites autres fréquences dans ladite seconde bande de fréquences auxdits ports d'entrée multiples, et pour combiner lesdits signaux auxdites autres fréquences d'une manière qui, en combinaison avec ladite antenne, génère une pluralité de faisceaux droits de rayonnement dirigés vers la surface de la terre, lesdits faisceaux droits de rayonnement définissant des empreintes qui se chevauchent, pour émettre les signaux auxdites autres fréquences depuis ledit véhicule spatial (12) vers les terminaux d'utilisateurs terrestres situés dans lesdites empreintes

un terminal terrestre fixe (14) se trouvant dans la région de recouvrement (650) entre au moins les premier et second faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22), pour émettre des signaux vers ledit véhicule spatial (12) à certaines desdites fréquences spécifiques dans une première plage de fréquences, pour l'émission de signaux d'information au moins vers certains desdits terminaux d'utilisateurs terrestres, de telle manière que des erreurs de position d'antenne peuvent entraîner une mauvaise orientation desdits faisceaux droits ; et

un agencement de positionnement d'antenne, ledit agencement de positionnement d'antenne comprenant

(a) des moyens d'émission de signaux de balise situés au niveau dudit terminal terrestre fixe (14), pour émettre des signaux de balise vers ledit agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv) à une fréquence de balise qui se situe dans ladite première bande de fréquences, de telle manière que lesdits moyens de réception et de conversion de fréquence convertissent lesdits signaux de balise qui se situent dans ladite première bande de fréquences en signaux de balise qui se situent dans ladite seconde bande de fréquences

(b) des moyens de couplage couplés auxdits moyens de réception et de conversion de fréquence et à au moins un desdits ports d'entrée dudit réseau de formation de faisceaux, pour coupler lesdits signaux de balise audit réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère lesdits premier et second faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22) dans une séquence temporelle

(c) des moyens de réception de signaux de balise situés au niveau dudit terminal terrestre fixe (14), pour recevoir lesdits signaux de balise à ladite seconde bande de fréquences dans ladite séquence temporelle

(d) des moyens de détermination d'erreur couplés auxdits moyens de réception de signaux de balise, pour comparer les caractéristiques desdits signaux de balise dans ladite séquence temporelle, pour déterminer une erreur d'orientation de ladite antenne ; et

(e) des moyens de contrôle couplés auxdits moyens de détermination d'erreur, pour générer des signaux de commande pour tendre à déplacer lesdits faisceaux droits vers un état dans lequel lesdits signaux de balise dans ladite séquence temporelle ont une valeur commune d'au moins une desdites caractéristiques.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement de réception et de conversion de fréquence (12r, 12cv) comprend

des moyens formant antenne de réception de liaison montante pour recevoir des signaux à partir de stations terrestres dans ladite première bande de fréquences ; et

des moyens de conversion de fréquence couplés auxdits moyens formant antenne de réception de liaison montante, pour recevoir des signaux dans ladite première bande de fréquences, et pour convertir les signaux reçus aux fréquences spécifiques dans ladite première bande de fréquences en d'autres fréquences dans ladite seconde bande de fréquences.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première bande de fréquences comprend au moins une partie de bande C et ladite seconde bande de fréquences comprend au moins une partie de bande L.

4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite antenne comprend au moins un réflecteur et un réseau d'éléments d'alimentation couplé audit réflecteur.

5. Système selon la revendication 4, dans lequel ledit réseau d'éléments d'alimentation comprend un réseau de cornets d'alimentation.

6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit terminal terrestre fixe (14) est situé dans la région de recouvrement (650) entre les troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22), une première ligne reliant les centres desdits premier et second faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22) étant oblique par rapport à une seconde ligne reliant les centres desdits troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22).

7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le plus grand angle d'inclinaison entre lesdites première et seconde lignes est de 900.

8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage couplent lesdits signaux de balise audit réseau de formation de faisceaux d'une manière qui génère lesdits troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22) dans une séquence temporelle ; en ce que lesdits moyens de contrôle génèrent lesdits signaux de commande pour tendre à déplacer lesdits faisceaux droits vers un état dans lequel lesdits signaux de balise associés auxdits premier et second faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une desdites caractéristiques, et en ce que lesdits signaux de balise associés auxdits troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques ont une valeur commune d'au moins une desdites caractéristiques.

9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite valeur commune de ladite une desdites caractéristiques desdits signaux de balise associés auxdits premier et second faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22) est au moins à peu près égale à ladite valeur commune de ladite une des dites caractéristiques desdits signaux de balise associés auxdits troisième et quatrième faisceaux droits spécifiques parmi lesdits faisceaux droits (22).

10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent des moyens pour ajuster la position de ladite antenne par rapport audit corps (12b) du véhicule spatial.

11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle comprennent des moyens pour ajuster l'orientation dudit corps (12b) du véhicule spatial.

12. Système de communication (10) de véhicule spatial, caractérisé en ce qu'il comprend

des moyens formant antenne d'émission montés sur ledit véhicule spatial (12), pour générer une pluralité de faisceaux droits d'émission dirigés vers la terre, chacun des faisceaux droits d'émission définissant une empreinte, chacun desdits faisceaux droits servant à émettre des communications au moins vers les terminaux d'utilisateurs situés dans ladite empreinte associée audit faisceau droit d'émission

des moyens formant antenne de réception montés sur ledit véhicule spatial (12), pour générer une pluralité similaire de faisceaux droits de réception dirigés vers la terre, chacun des faisceaux droits de réception définissant une empreinte, qui coïncide idéalement avec l'empreinte d'un faisceau droit d'émission correspondant de ladite antenne d'émission, chacun desdits faisceaux droits de réception de ladite antenne de réception servant à recevoir des communications au moins à partir des terminaux d'utilisateurs situés dans ladite empreinte associée audit faisceau droit de réception

des moyens de contrôle couplés à ladite antenne d'émission, pour amener les empreintes d'au moins certains desdits faisceaux droits d'émission à adopter un état prédéterminé par rapport à un emplacement sur la terre ; et

des moyens de contrôle couplés à ladite antenne de réception, pour amener les empreintes d'au moins certains desdits faisceaux droits de réception à adopter ledit état prédéterminé par rapport audit emplacement sur la terre.

13. Système de communication (10) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit emplacement est fixe.

14. Système de communication (10) selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle couplés à ladite antenne d'émission comprennent

des moyens de génération de signaux de balise

des moyens de commutation couplés auxdits moyens de génération de signaux de balise et à ladite antenne d'émission, pour entraîneur l'émission dudit signal de balise sur les différents faisceaux de ladite antenne d'émission à différents instants

des moyens de réception audit emplacement, pour recevoir, auxdits différents instants, au moins certains desdits signaux de balise émis sur lesdits différents faisceaux, pour former des signaux de balise reçus

des moyens de traitement couplés auxdits moyens de réception, pour traiter lesdits signaux de balise reçus, et pour former des signaux d'erreur à partir de ceux-ci indicatifs de la déviation de ladite antenne d'émission par rapport à une position souhaitée ; et

des moyens de contrôle de position d'antenne couplés auxdits moyens de traitement et à ladite antenne, pour amener ladite antenne d'émission à se déplacer vers ladite position souhaitée.

15. Système de communication (10) selon la revendication 12, dans lequel lesdits moyens de contrôle couplés à ladite antenne de réception comprennent

des moyens de génération de signaux de balise

des moyens d'émission audit emplacement, lesdits moyens d'émission étant couplés auxdits moyens de génération de signaux de balise, pour former des signaux de balise émis

des moyens de commutation couplés à ladite antenne de réception pour recevoir ledit signal de balise sur différents faisceaux de ladite antenne de réception à différents instants, pour générer, de ce fait, des signaux de balise reçus

des moyens de traitement couplés auxdits moyens de commutation, pour traiter lesdits signaux de balise reçus et pour former des signaux d'erreur à partir de ceux-ci indicatifs de la déviation de ladite antenne de réception par rapport à une position souhaitée ; et

des moyens de contrôle de position d'antenne couplés auxdits moyens de traitement et à ladite antenne de réception, pour amener ladite antenne de réception à se déplacer vers ladite position souhaitée.