FR2852171A1

FR2852171A1 - Procede et dispositif de transmission a antenne sur vehicule automobile

Info

Publication number: FR2852171A1
Application number: FR0302835A
Authority: FR
Inventors: Olivier Seller
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-10
Also published as: EP1602181A1; WO2004082169A1

Abstract

Le dispositif de transmission suivant l'invention est destiné à être fixé sur un véhicule ayant une direction prescrite (4) de déplacement Il est formé au moins une voie correspondant à l'émission ou la réception du signal, limitée à un domaine angulaire (9j) associé d'orientation de trajet du signal, inférieur à 360°. La voie est reliée à un moyen pour appliquer une correction fréquentielle à la voie. La correction fréquentielle dépend de la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule suivant la direction (4) de déplacement et d'une valeur angulaire comprise dans le domaine (9j) de voie, de manière à diminuer le décalage fréquentiel de la voie, dû à l'effet Doppler agissant sur le signal.

Description

L'invention concerne un dispositif de transmission destiné à être

fixé sur un véhicule automobile, ainsi qu'un procédé de transmission sur un véhicule automobile.

Un domaine d'application de l'invention concerne la 5 communication entre un centre de radiodiffusion fixe et un véhicule automobile qui se déplace par rapport à celui-ci et sur lequel est fixé une antenne d'émission et/ou de réception.

Le déplacement du véhicule automobile induit lors de l'émission ou de la réception un effet Doppler, qui se manifeste par un étalement en 10 fréquence du signal émis ou reçu, dû à un décalage en fréquence de chaque trajet électromagnétique émis ou reçu. Ce décalage en fréquence s'avère gênant pour les signaux à bande étroite. Ainsi l'effet Doppler est particulièrement pénalisant par exemple pour les transmissions utilisant une modulation à porteuses multiples du type OFDM, dans laquelle les porteuses 15 ont une faible largeur de bande, puisqu'il s'y traduit par des interférences entre porteuses. Plus généralement, l'effet Doppler tend à brouiller le signal émis ou reçu.

L'invention vise à obtenir un dispositif de transmission remédiant aux inconvénients de l'état de la technique et permettant d'améliorer la 20 transmission de signaux lors du déplacement.

A cet effet, un premier objet de l'invention est un dispositif de transmission destiné à être fixé sur un véhicule automobile ayant une direction prescrite de déplacement instantané, le dispositif comportant au moins une antenne apte à émettre ou recevoir un signal ayant au moins un 25 trajet électromagnétique de propagation dans l'espace et un moyen de formation de voie relié à ladite antenne, caractérisé en ce que le moyen de formation de voie et ladite antenne sont tels qu'il est formé au moins une voie correspondant à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins un domaine angulaire 30 associé d'orientation de trajet électromagnétique du signal, la voie est reliée à un moyen pour appliquer une correction fréquentielle à la voie, la correction fréquentielle étant commandée par des moyens de commande de correction et dépendant d'une valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané et d'une valeur angulaire prescrite pour ladite voie, rapportée à la 5 direction de déplacement instantané et comprise dans le domaine angulaire de voie associé, de manière à diminuer le décalage fréquentiel de la voie, dû à l'effet Doppler agissant sur le trajet électromagnétique du signal.

Grâce à l'invention, on corrige le signal de manière sélective en fonction de l'orientation du ou des trajets en émission ou en réception et de 10 la vitesse de déplacement du véhicule. Ainsi, la correction du signal sera effectuée chaque fois que le véhicule passera au cours de son parcours par l'orientation correspondante. Pour chaque voie formée, la correction a un effet sur le signal lorsque celui-ci présente un ou des trajets d'orientation comprise dans la voie. On se dispense ainsi de devoir connaître à tout 15 moment l'orientation du véhicule par rapport au(x) trajet(s) électromagnétique(s) du signal reçu, ou par rapport au(x) trajet(s) électromagnétique(s) entre le véhicule et un destinataire du signal émis.

Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, - la valeur angulaire prescrite de voie est l'angle de la bissectrice 20 du domaine angulaire de voie associé par rapport à la direction de déplacement instantané; - ou la valeur angulaire prescrite de voie est l'angle formé par une direction de pointage de la voie, correspondant à un maximum de son diagramme de rayonnement et la direction de déplacement; - ou la valeur angulaire prescrite de voie est l'angle moyen Omj de la voie, défini par 0mj = 02hT gj(o) 0 1. dO, o gj(O) représente le diagramme de rayonnement de la voie; - ou la valeur angulaire prescrite de voie est l'angle moyen Omj de 30 la voie, défini par Omj = arccos ( 1o2,7 gj(O) . cos(O) . dO), o arccos désigne la fonction arccosinus et gj(O) représente le diagramme de rayonnement de la voie; - la correction fréquentielle de voie est proportionnelle au cosinus de la valeur angulaire de voie et à la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané; - la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: Afj = -kj.(v/c). fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule 10 automobile suivant la direction de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, f0 est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et kj est un facteur de proportionnalité minimisant le décalage Doppler absolu moyen SDAMj égal à SDAMj = ( f-+OOpj(f). I f.df) / ( C+pj(f).df), o pj(f) est le spectre Doppler de la voie; - la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: Afj = -kj.(v/c). fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et kj est un facteur de proportionnalité minimisant le moment SDj,2 25 d'ordre 2 du décalage Doppler de la voie (7j), égal à SDj,2 = ( + oopj(f). f 1 2.df) / ( c.+o pj(f).df), o pj(f) est le spectre Doppler de la voie; - ou la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: Zfj = -(V/C). fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne; - un domaine angulaire de voie comprend la direction de déplacement instantané; - au moins un domaine angulaire de voie comprend la direction de déplacement instantané dans un sens et un autre domaine angulaire de voie comprend la direction de déplacement instantané dans le sens opposé; - la voie est symétrique par rapport à la direction de déplacement instantané; - le moyen de formation de voie et ladite antenne sont tels qu'il est formé au moins deux voies correspondant à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins deux domaines angulaires associés différents d'orientation de trajet électromagnétique du signal, inférieurs à 3600, et les moyens de correction fréquentielle des voies sont reliés à des moyens de 15 combinaison des voies corrigées pour fournir en sortie un signal de réception corrigé en fréquence ou les moyens de correction fréquentielle des voies sont reliés à des moyens de décombinaison d'un signal en entrée à émettre pour former des accès à corriger en fréquence par les moyens de correction fréquentielle pour former lesdites voies corrigées, qui alimentent en signaux 20 d'émission ladite antenne par l'intermédiaire du moyen de formation de voie; - les moyens de combinaison ou les moyens de décombinaison comportent des moyens de déphasage de voie et/ou des moyens de correction d'amplitude de voie; ou les moyens de combinaison ou les moyens de 25 décombinaison sont exempts de moyens de déphasage de voie et de moyens de correction d'amplitude de voie; - le dispositif de transmission comporte pour chaque voie une antenne directive et une liaison sans déphasage à l'antenne directive en tant que moyen de formation de voie; - le dispositif de transmission une pluralité de N antennes espacées les unes des autres au moins le long de la direction de déplacement instantané, le moyen de formation de voie étant relié à la pluralité d'antennes et formant des signaux Vj de M voies pour 1 <i <M dans le domaine angulaire de voie associé par combinaison linéaire des signaux AI d'antennes, pour 1 <_l <N, selon la formule Vj = El=N ai, AI, o aij = exp(2jTd/,l /À), j est l'unité imaginaire pure, À est la longueur d'onde et la 5 valeur di, est la différence de marche, prise entre l'une choisie des antennes et les autres antennes, d'une onde plane faisant un angle cible y1 de voie égal à la valeur angulaire 0mi prescrite de la voie i avec la direction de déplacement; - les antennes sont équidistantes et alignées parallèlement à la 10 direction de déplacement; - les antennes sont omnidirectionnelles; trois antennes omnidirectionnelles séparées de,/3 sont prévues, le moyen de formation de voies formant à partir des trois antennes trois voies, dont les signaux V1, V2, V3 sont donnés par 15 V1 = A1 + ej.A2 + eJ21.A3 V2 =A1 + A2 + A3 V3 = A1 + e-J'.A2 + e-2je.A3 o A1, A2, A3 sont les signaux des antennes et q) = 2ru/3.

- les trois voies ayant respectivement les signaux V1, V2, V3 20 reçoivent du moyen d'application de correction respectivement des corrections en fréquence de voie de -k.fd, 0 et + k.fd d, o fd =(V/c).fo v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané, 25 c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et k est un facteur de proportionnalité égal à 0,85; - un nombre M de voies, supérieur ou égal à 2, sont formées par le moyen de formation de voie, et la valeur angulaire Omi prescrite de voie, 30 rapportée à la direction de déplacement instantané, est un angle cible yi de voie prenant les valeurs yj = (i-1).r/(M-1) pour 1 <i <M et yo = 0.

- le dispositif de transmission comprend un moyen de détermination de la valeur instantanée de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction de déplacement instantané; Un deuxième objet de l'invention est un procédé de transmission 5 sur un véhicule automobile ayant une direction prescrite de déplacement instantané et sur lequel est fixé au moins une antenne apte à émettre ou recevoir un signal ayant au moins un trajet électromagnétique de propagation dans l'espace, dans lequel on forme au moins une voie à partir de ou pour ladite antenne, caractérisé en ce que ladite voie formée correspond à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins un domaine angulaire associé d'orientation de trajet électromagnétique du signal, on calcule pour ladite voie une correction fréquentielle de voie dépendant de la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile 15 suivant la direction de déplacement instantané et d'une valeur angulaire prescrite pour ladite voie, rapportée à la direction de déplacement instantané et comprise dans le domaine angulaire de voie associé, et on applique à ladite voie la correction fréquentielle, de manière à diminuer le décalage fréquentiel de ladite voie, dû à l'effet Doppler agissant sur le trajet 20 électromagnétique du signal.

L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un véhicule 25 automobile muni d'un dispositif suivant l'invention, - la figure 2 montre un module de formation de voies du dispositif suivant l'invention, dans le cas o il est inséré dans une chaîne de réception, - la figure 3 est une vue schématique des domaines angulaires des voies du dispositif suivant l'invention, - la figure 4 montre schématiquement la formation de voies corrigées du dispositif suivant l'invention, - la figure 5 montre schématiquement une autre possibilité de mise en oeuvre de la formation de voies corrigées du dispositif suivant l'invention, - la figure 6 montre schématiquement un module de commande de correction de voie du dispositif suivant l'invention, - la figure 7 est une vue schématique de dessus d'un véhicule automobile muni d'un dispositif suivant l'invention dans un mode de réalisation à trois antennes, - la figure 8 montre schématiquement le mode de réalisation du 10 dispositif suivant la figure 7, - la figure 9 montre un diagramme de rayonnement des voies formées selon la figure 8, et - la figure 10 montre le spectre Doppler classique d'une antenne et le spectre Doppler du dispositif selon les figures 8 et 9.

Aux figures, on suppose que le dispositif de transmission suivant l'invention sert à la réception de signaux depuis l'extérieur. Bien entendu, le dispositif de transmission suivant l'invention peut également servir à émettre des signaux vers l'extérieur.

Le dispositif de transmission comporte une ou plusieurs 20 antennes 11, 12, ...,1N d'émission et/ou de réception de signaux électromagnétiques, supposées ci-dessous de réception de ceux-ci et désignées d'une manière générale par le chiffre 1. Le dispositif de transmission comporte des moyens de montage appropriés de la ou des antennes 1 sur un véhicule automobile 2 pour leur fixation sur celui-ci, de 25 manière à ce que la ou les antennes 1 soient immobilisées par rapport au référentiel du véhicule 2. Le véhicule automobile 2 est par exemple une voiture routière de tourisme à quatre roues 3 de roulement sur le sol. Le véhicule automobile 2 pourrait également être une partie d'un train.

Le véhicule automobile 2 possède une direction prescrite 4 de 30 déplacement instantané, appelée ci-après direction de déplacement, qui est la direction de son vecteur vitesse instantané par rapport au référentiel terrestre et sa direction allant de sa partie arrière à sa partie avant dans un sens de marche. Chaque signal émis ou reçu par les antennes 1 peut avoir un trajet électromagnétique de propagation dans l'espace, ou plusieurs trajets électromagnétiques de propagation dans l'espace dûs aux différentes réflexions subies sur des obstacles et/ou sur le sol. Un même système 5 d'informations peut également provenir de plusieurs émetteurs, comme dans le cas des réseaux monofréquence SFN (Single Frequency Network). Les trajets électromagnétiques, par exemple radioélectriques, émis ou reçus par la ou les antennes 1 et les diagrammes de rayonnement sont repérés dans un plan horizontal contenant la direction 4 de déplacement par un angle 0 10 par rapport à celle-ci.

Les antennes 1 1, 12, ..,l N sont reliées respectivement aux accès 51, 52,..., 5N d'un module 6 de formation de voies 71, 72,..., 7M, o M est inférieur ou égal à N, les voies étant également appelées faisceaux.

Suivant un premier exemple de réalisation, les antennes 11, 12, 15 *-.,lN sont directives, c'est-à-dire possèdent chacune un diagramme de rayonnement ayant au moins un maximum respectivement dans une direction déterminée 81, 82,..., 8N, différente pour chaque antenne 11, 12, .*. ,1 N. par rapport à la direction 4 de déplacement. Dans ce cas, M est égal à N et chaque voie 7j (1 j <M) est reliée respectivement à l'accès 5j (1 j < 20 N) des antennes 11, 12, *...,N par une simple liaison, sans combinaison linéaire avec les autres accès 5j, o i t, ainsi que figuré par les traits interrompus à la figure 2.

Dans un deuxième exemple de réalisation, chaque voie 7j (1 j < M) est une combinaison linéaire de certains des accès ou de tous les accès 25 51, 52,..., 5N des antennes 11, 12, ...,IN, effectuée par le module 6, le module étant alors du type à formation de faisceaux par le calcul (FFC). Dans ce cas, les antennes 11, 12, *.-.,N ne sont pas nécessairement directives et peuvent être omnidirectionnelles.

Le module 5 de formation de voie est agencé pour que les voies 30 71, 72,.

, 7M formées correspondent chacune à un diagramme de rayonnement de voie directif au sens défini précédemment. En outre, chaque diagramme de rayonnement de voie comporte au moins un maximum en puissance respectivement dans une direction déterminée 81, 82,..., 8M de pointage, différente pour chaque voie 71, 72,... , 7M par rapport à la direction 4 de déplacement. Chaque voie 71, 72,... , 7M est de plus limitée à un domaine angulaire 91, 92, ...--, 9M d'orientation de trajet électromagnétique par 5 rapport à la direction 4 de déplacement. Les domaines 91, 92....., 9M contiennent respectivement les directions 81, 82,..DTD: ., 8M de pointage et sont chacun inférieurs à 360 . Les voies 71, 72,... , 7M sont par exemple formées chacune par un lobe principal de rayonnement dont la partie située à moins de 3 dB du maximum en puissance du lobe est délimitée par le domaine 10 angulaire associé 91, 92...., 9M. Chaque voie 71, 72...., 7M peut également comporter un domaine angulaire 91, 92,..., 9M composé de deux portions symétriques par rapport à la direction 4 de déplacement ainsi que représenté à la figure 3 pour chacun des domaines angulaires 92, 93 et 9j, un lobe principal de rayonnement se trouvant dans chaque portion. Par exemple, les 15 domaines angulaires 91, 92,..., 9M sont faiblement disjoints, se rejoignent pour couvrir ensemble 360 ainsi que représenté aux figures 3 et 9, ou peuvent se recouvrir légèrement. Le maximum de puissance de chaque domaine angulaire 91, 92,... , 9M peut être constant ou différent d'une direction de pointage de voie à l'autre...DTD: Par exemple, on forme les M voies 71, 72,... , 7M à l'aide de N capteurs, non représentés, reliés aux accès 51, 52,..., 5N des antennes. Un angle cible y,, Y2,..., VM de voie est choisi pour chaque voie 71, 72... , 7M.

Ces angles cible y,, Y2,..., YM de voie prennent par exemple les valeurs yA = (i-1).r/(M-1), pour I ci <M et yo = 0.

Les angles cible peuvent prendre d'autres valeurs mais vérifient 0 YI < Y2<... < YM <_r.

Les capteurs peuvent être sur une droite, par exemple horizontale, ou ne pas être alignés. S'ils sont sur une droite, celle-ci peut être parallèle à la direction 4 de déplacement, ou non.

Le signal Ve de la voie 7j pour 1 <i _M est une combinaison linéaire des signaux AI présents sur les accès 51 des antennes pour 1 <1 _N, selon la formule Vj = Y-=1N a1,.Al.

o ai,j = exp(2jrTdi,l /), j est l'unité imaginaire pure et la valeur di, j est la différence de marche, prise entre l'une choisie 11 des antennes et les autres antennes 12, ... ,lN, d'une onde plane faisant l'angle cible yi de voie avec la direction 4 de déplacement.

Le diagramme de rayonnement g1(O) de chaque voie 7j pour 1 <i <M, résulte d'une combinaison linéaire du diagramme gi(e) de rayonnement présent sur les accès 51 des antennes pour 1 <1 <N, selon la formule gi(O) = | I'=1N ai,. gt(e) La valeur di, est la différence de marche d'une onde plane dont 10 la direction de propagation fait un angle yi avec la direction 4 de déplacement. Pour des antennes équidistantes suivant la direction 4 de déplacement, dont l'espacement entre deux antennes consécutives est égal à d et l'antenne 11 est située à l'avant, on a di, = cos(yi).d.(l-1), o 1 <1 <M.

Chaque voie 71, 72,... 7M est reliée à un module 101, 102,..., 15 10M de correction de voie. Chaque module 101, 102,..... 1OM de correction de voie corrige respectivement par un décalage Af1, Af2,..., AfM en fréquence la voie 71, 72,... , 7M sur laquelle il est branché, de telle sorte que le décalage en fréquence de la voie 71, 72,..., 7M dû à l'effet Doppler agissant sur le trajet électromagnétique du signal de la ou des antennes 11, 12, ..,1N soit 20 diminué. Chaque correction Af1, Af2,... AfM en fréquence dépend respectivement de la voie 71, 72... , 7M. En réception, les modules 104, 102,..., 10M de correction de voie comportent des accès de sortie 171, 172, ..., 17M de voie corrigés par le décalage Af1, Af2,..., AfM en fréquence par rapport aux voies 71, 72,.. , 7M non corrigées. De manière inverse, en 25 émission, les modules 10, 102,..., 1 OM de correction de voie comportent des voies 71, 72,..., 7M, qui alimentent en signaux d'émission les antennes 11, 12, ... 1N et qui sont corrigées par le décalage Af1, Af2,..., AfM en fréquence par rapport aux accès d'entrée 171, 172, ..., 17M de voie.

Aux figures 4 et 5, un accès de contrôle 111, 112, ..., 11M, 30 désigné d'une manière générale par le chiffre 11, est prévu sur chaque module 101, 102...., 1 OM de correction de voie pour lui appliquer un signal de décalage Af, Af2., Af fM en fréquence. Les signaux de correction Af1, Af2,

., Il AfM en fréquence sont générés respectivement par des modules 121, 122, 12M de commande de correction, analogues à celui représenté en détail à la figure 6 et désignés d'une manière générale par le chiffre 12...DTD: A la figure 6, chaque module 12 de commande de correction comporte: - une première entrée 13 d'une valeur positive v de la vitesse de déplacement du véhicule 2 suivant la direction 4 de déplacement, - une deuxième entrée 14 d'une fréquence porteuse f0 du signal utile à émettre ou à recevoir par les antennes 1, - une troisième entrée 15 d'une valeur angulaire 0mi, 8m2,"*, OmM associée de voie et désignée d'une manière générale par em, et - une quatrième entrée 16 d'un coefficient multiplicateur.

La valeur v de la vitesse de déplacement du véhicule 2 suivant la direction 4 de déplacement est obtenue par une détermination ou une 15 mesure effectuées en temps réel sur le véhicule 2, par exemple à l'aide du compteur de vitesse présent sur son tableau de bord ou de la connaissance de positionnements successifs du véhicule obtenus par un système GPS, et/ou par un estimateur aveugle et/ou par un signal numérique de pilotes utilisant le signal émis par une source distante du véhicule et le signal reçu 20 par une antenne autre que ou formée par les antennes 1 précitées.

La fréquence porteuse f0 est une constante prescrite dans le dispositif de transmission dans le cas o celui-ci comporte une seule porteuse. Dans le cas d'un dispositif comportant plusieurs porteuses, tel que d'un dispositif du type OFDM, la correction Af en fréquence peut être 25 différente pour chaque porteuse pour une même voie. D'une manière générale, la correction Af en fréquence peut être à bande étroite et les modules 10 de correction peuvent être prévus en divers étages de la chaîne de réception ou d'émission et être réalisés par des circuits analogiques ou numériques.

La valeur angulaire 0m1, Om2,.... OmM de voie dépend de la voie 71, 72,* 7M respectivement associée au module 121, 122, ..., 12M de commande de correction. La valeur angulaire Om1, 0m2,.., OmM de voie est rapportée à la direction 4 de déplacement et correspond à une direction comprise dans le domaine angulaire 91, 92,..., 9M de voie.

La valeur angulaire de voie Omj est égale à l'angle cible de voie yj pour 1 _j <M.

La valeur angulaire 0m1, em2,..., OmM de voie est par exemple l'angle de la bissectrice du domaine angulaire 91, 92,..., 9M par rapport à la direction 4 de déplacement.

En variante, la valeur angulaire 0m1, Om2,..., OmM de voie est l'angle formé par la direction 81, 82,..., 8M de pointage et la direction 4 de 10 déplacement.

Dans une autre variante, la valeur angulaire OmI, Om2,..., ,mM de voie est l'angle moyen Omj de la voie, défini par Omj = S0o2 gj(6) . 0 l. dO, o 1 <j <M et gj(O) représente le diagramme de rayonnement de 15 la voie 7j.

Dans une autre variante, la valeur angulaire 0ml, Om2,..., emM de voie est l'angle moyen Omj de la voie, défini par Omj = arccos( fo2" gj(O) . cos(O). dO), o 1 <j < M, arccos désigne la fonction arccosinus et gj(O) 20 représente le diagramme de rayonnement de la voie 7j.

Les signaux de correction Aft, Af2,..., AfM en fréquence générés respectivement par les modules 121, 122, ..., 12M de commande de correction dépendent des valeurs appliquées sur leurs première, deuxième, troisième et quatrième entrées 13, 14, 15 et 16.

La correction fréquentielle Af1, Af2,....., AfM de voie est proportionnelle au cosinus de la valeur angulaire Om1, 0m2,-..-, OmM de voie et à la valeur de la vitesse v de déplacement de la ou des antennes 11, 12, 1N suivant la direction 4 de déplacement instantané du véhicule 2.

La correction fréquentielle Af1, Af2,..., AfM de voie est donnée 30 par: Afj = -kj.(v/c).fo.cos(Omj), o 1 j <M, c est la célérité de la lumière, et kj est un facteur de proportionnalité minimisant le décalage Doppler absolu moyen SDAM ou moment d'ordre 1 du décalage Doppler de la voie 7j, égal à SDAMj = ( _ +pj(f). If I.df) / ( j_.+'pj(f).df), o pj(f) est le spectre Doppler de la voie 7j, f est la fréquence et I désigne la valeur absolue.

En variante, le facteur de proportionnalité kj peut être calculé comme minimisant le moment d'ordre 2 du décalage Doppler de la voie 7j, 10 égal à SDj,2 = ( i_+Opj(f). If 12.df) / ( i +opj(f).df), ou comme minimisant conjointement SDAMj et SDj,2.

Le spectre Doppler pj(f) est par exemple calculé au préalable selon la méthode numérique approchée suivante.

Dans une autre variante, le facteur kj de proportionnalité est 15 choisi égal à un, pour toutes les voies 7j, o 1 _j <M.

Le diagramme gj(O) de rayonnement de chaque voie 7j est partagé en L secteurs angulaires égaux rapportés à la direction 4 de déplacement et allant de 0 à 360 . Pour chaque secteur angulaire h, o 1 <h <L, I'angle bissecteur vaut,8h = 2irh/L + ru/L et le décalage Doppler moyen 20 en fréquence, rapporté à la fréquence Doppler fd= f0.v/c, vaut cos(Ph) lorsque L tend vers l'infini. Dans l'hypothèse o les trajets électromagnétiques arrivent uniformément de toutes les directions, la puissance moyenne reçue par chaque voie 7j ou antenne 1 dans le secteur h vaut gj(,h)/L lorsque L tend vers l'infini.

Le spectre Doppler pj(f) de la voie 7j est calculé comme étant l'histogramme des valeurs { cos(8h) }4 _h IL en abscisse avec des effectifs associés { gj(fh)/L}1 <h cL, 1 __j <M.

Le spectre Doppler Pjor(f) de la voie 7j corrigée par le décalage en fréquence Afj sur les accès 171, 172, ..., 17M de voie est calculé comme 30 étant l'histogramme des valeurs { cos(fh) - Afj}1 <h L, 1 <j <M en abscisse avec des effectifs associés { gj(Sh)/L}I <h <L, 1 <j <M- Le spectre Doppler global des voies corrigées ou non corrigées est égal à la somme des spectres Doppler individuels Pjcor(f) ou pj(f) de celles-ci.

En réception, les voies corrigées sur les accès 171, 172, ..., 17M 5 sont ensuite recombinées en un signal de réception corrigé sur l'accès 18 servant alors de sortie. La recombinaison des accès 171, 172, ..., 17M est effectuée par exemple par un module additionneur 19 recevant sur ses entrées les accès 171, 172, ..., 17M à la figure 4. Ou la recombinaison des accès 171, 172, ..., 17M est effectuée par exemple par un additionneur 20 10 recevant sur ses entrées les accès 171, 172, ..., 1 7M déphasés individuellement par des déphaseurs ou correcteurs de phase 211, 212, . 21M à la figure 5, dans le cas d'une combinaison à diversité d'antennes, par exemple, pour une combinaison à gain identique (Equal Gain Combining, EGC). Ou la recombinaison des accès 171, 172, ..., 17M est effectuée par 15 exemple par un additionneur 20 recevant sur ses entrées les accès 171, 172, 17M déphasés individuellement par des correcteurs de phase et d'amplitude 211, 212, ..., 21M à la figure 5, dans le cas d'une combinaison à diversité d'antennes, par exemple, pour une combinaison à rapport maximal (MRC, Maximum Ratio Combining). Dans le cas d'une combinaison avec 20 diversité, la recombinaison peut également être effectuée par sous-bandes de fréquence, c'est-à-dire dans le cas d'une transmission du type OFDM, porteuse par porteuse.

En émission, le module 19 décompose le signal à émettre par les antennes 11, 12, *..,1N, qui est présent sur l'accès 18 servant alors d'entrée, 25 en lesdits accès 171, 172, ..., 17M, éventuellement avec un déphasage provoqué par les déphaseurs ou correcteurs de phase 211, 212, ..., 21M.

Le dispositif de transmission est décrit ci-dessous en référence à l'exemple de la figure 7, montrant trois antennes 11, 12, 13 omnidirectionnelles fixées au véhicule 2, alignées rectilignement suivantla 30 direction 4 de déplacement et espacées l'une de l'autre d'une distance d égale au tiers de la longueur d'onde A, pour le cas o N = M = 3.

A la figure 8, les antennes 11, 12, 13 sont reliées respectivement aux accès 51, 52, 53 du module 6 de formation des voies 71, 72, 73 par l'intermédiaire de démodulateurs OFDM numérotés 221, 222, 223.

Les signaux V1, V2, V3 des voies 71, 72, 73 sont les suivants: V1 = A1 + e'q.A2 + eJ2C.A3 V2= A1 + A2 + A3 V3 = A1 + e-J.A2 + e-2j.A3 O A1, A2, A3 sont les signaux des accès 51, 52, 53 et (P = 2'd/À = 21r/3.

Les diagrammes de rayonnement des signaux V1, V2, V3 sont représentés à la figure 9, V1 étant le signal de la voie en avant dans le domaine angulaire 91, pour lequel 0m1 = 0, V2 étant le signal de la voie vers les côtés dans le domaine angulaire 92, pour lequel 0m2 = ir/2 et V3 étant le signal de la voie en arrière dans le domaine angulaire 93 pour lequel 0m3 = r1, 15 par rapport à la direction 4 de déplacement.

La voie avant V1 reçoit une correction en fréquence Af = -k.fd des modules 101, 121, la voie des côtés V2 reçoit une correction en fréquence nulle des modules 102, 122, et la voie arrière V3 reçoit une correction en fréquence Af = + k.fd des modules 103, 123.

Le coefficient k est pris égal à 0,85 afin de minimiser le décalage Doppler absolu moyen SDAM, qui vaut après recombinaison 0,26.fd.

Les voies corrigées 171, 172, 173 sont recombinées par un 25 système MRC 23 pour obtenir le signal 18 de réception corrigé.

L'exemple des figures 8 à 10 vaut également dans le cas de trois antennes occupant la même position sur le véhicule mais mais ayant des directivités vers l'avant, vers les côtés et vers l'arrière selon les diagrammes de rayonnement des signaux V1, V2, V3 de la figure 9.

La figure 10 montre en traits mixtes le spectre Doppler classique, dit de type Jakes, d'une antenne omnidirectionnelle en l'absence de correction, donné par l'équation Hd(Èf) = B. [ 1-(ôflfd)2]112 o 6f est le décalage Doppler en abscisse, B est une constante et la fréquence Doppler normalisée est égale à ôf/fd.

Le spectre Doppler du signal 18 de réception corrigé selon la 5 figure 8 est représenté en traits pleins à la figure 10. On voit que le spectre Doppler du signal corrigé est beaucoup plus concentré autour de l'axe vertical 6f =0 de décalage Doppler nul que ne l'est le spectre classique non corrigé et passe par des valeurs nulles, quasiment nulles et en tout cas très limitées en 6f = fd par rapport au spectre classique, qui est infini en ces 10 points, ce qui signifie que la puissance du signal corrigé subit un étalement en fréquence plus faible que dans le cas classique.

Ainsi, dans ce mode de réalisation, le signal corrigé est à bande beaucoup plus étroite après avoir subi l'effet Doppler que ne l'est le signal non corrigé du spectre classique. Par conséquent, ce mode de réalisation du 15 dispositif de transmission donne la possibilité d'appliquer une excursion en fréquence beaucoup plus importante au signal utile et permet de réduire les chevauchements de spectre entre porteuses. En outre, l'étalement spectral du signal dû à l'effet Doppler est réduit dans le signal corrigé. Le décalage Doppler absolu moyen SDAM du spectre classique Hd(f) est égal à 0,64.fd.

20 Par conséquent, le décalage Doppler absolu moyen est réduit de plus de 59 % dans ce mode de réalisation. Il s'ensuit la possibilité dans ce mode de réalisation de plus que doubler la vitesse de déplacement maximale, si l'étalement en fréquence dû à l'effet Doppler est le facteur limitant de la transmission dans ce mode de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de transmission destiné à être fixé sur un véhicule 5 automobile ayant une direction prescrite (4) de déplacement instantané, le dispositif comportant au moins une antenne (1i) apte à émettre ou recevoir un signal ayant au moins un trajet électromagnétique de propagation dans l'espace et un moyen (6) de formation de voie relié à ladite antenne (1i), caractérisé en ce que le moyen (6) de formation de voie et ladite 10 antenne (1ô) sont tels qu'il est formé au moins une voie (7j) correspondant à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins un domaine angulaire associé (9j) d'orientation de trajet électromagnétique du signal, la voie (7j) est reliée à un moyen (10j) pour appliquer une correction fréquentielle (Afj) à la voie (7j), la correction fréquentielle (Afj) étant commandée par des moyens (12j) de commande de correction et dépendant d'une valeur de la vitesse (v) de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané et d'une valeur angulaire (Omj) prescrite pour ladite voie (7j), rapportée à la direction (4) de déplacement instantané et comprise 20 dans le domaine angulaire (9j) de voie associé, de manière à diminuer le décalage fréquentiel de la voie (7j), dû à l'effet Doppler agissant sur le trajet électromagnétique du signal.

2. Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur angulaire (Omj) prescrite de voie est l'angle de 25 la bissectrice du domaine angulaire (9j) de voie associé par rapport à la direction (4) de déplacement instantané.

3. Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur angulaire (Omj) prescrite de voie est l'angle formé par une direction (8j) de pointage de la voie (7j), correspondant à un 30 maximum de son diagramme (gj(8)) de rayonnement et la direction (4) de déplacement.

4. Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur angulaire (Omj) prescrite de voie est l'angle moyen Omj de la voie (7j), défini par Omj = o02" gj(O) . 1 0 1. dO, o gj(O) représente le diagramme de rayonnement de la voie (7j).

5. Dispositif de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur angulaire (Omj) prescrite de voie est l'angle moyen Omj de la voie (7j), défini par Omj = arccos ( f02rT gj(O). COS((O) . dO), o arccos désigne la fonction arccosinus et gj(O) représente le diagramme de rayonnement de la voie (7j).

6. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la correction fréquentielle (Afj) de voie est proportionnelle au cosinus de la valeur angulaire (Omj) de 15 voie et à la valeur (v) de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané.

7. Dispositif de transmission suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: Afj = -kj. (v/c).fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, f0 est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et kj est un facteur de proportionnalité minimisant le décalage Doppler absolu moyen SDAMj égal à SDAMj = ( jOOpj(f) If I.df) / ( _±pj(f).df), o pj(f) est le spectre Doppler de la voie (7j).

8. Dispositif de transmission suivant la revendication 6 ou 7, 30 caractérisé en ce que la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: Afj = -kj.(v/c).fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et kj est un facteur de proportionnalité minimisant le moment SDj,2 d'ordre 2 du décalage Doppler de la voie (7j), égal à SDj,2 = ( i pcop,(f). If 1 2. df) / ( ÒO±pj(f).df), o pj(f) est le spectre Doppler de la voie (7j).

9. Dispositif de transmission suivant la revendication 6, 10 caractérisé en ce que la correction fréquentielle Afj de voie est donnée par: AIj = (v/c).fo.cos(Omj), o Omj est la valeur angulaire de voie, v est la valeur de la vitesse de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané, 15 c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne.

10. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un domaine angulaire (9j) de voie comprend la direction (4) de déplacement instantané.

11. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un domaine angulaire (91) de voie comprend la direction (4) de déplacement instantané dans un sens et un autre domaine angulaire (93) de voie comprend la direction (4) de déplacement instantané dans le sens opposé.

12. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voie (7j) est symétrique par rapport à la direction (4) de déplacement instantané.

13. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (6) de formation 30 de voie et ladite antenne (11, 12, * -,lN) sont tels qu'il est formé au moins deux voies (71, 72,... , 7M) correspondant à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins deux domaines angulaires (91, 92,..., 9M) associés différents d'orientation de trajet électromagnétique du signal, inférieurs à 360 , et les moyens (101, 102,.. ., 10M) de correction fréquentielle des voies sont reliés à des moyens (19; 20, 21) de combinaison des voies corrigées (171, 172, ..., 17M) pour fournir en sortie un signal (18) de réception corrigé 5 en fréquence ou les moyens (li101102,..., 1OM) de correction fréquentielle des voies sont reliés à des moyens (19; 20, 21) de décombinaison d'un signal (18) en entrée à émettre pour former des accès (17) à corriger en fréquence par les moyens (10j) de correction fréquentielle pour former lesdites voies (71, 72... , 7M) corrigées, qui alimentent en signaux d'émission ladite 10 antenne (11, 12, ...,1 N) par l'intermédiaire du moyen (6) de formation de voie.

14. Dispositif de transmission suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens (19; 20, 21) de combinaison ou les moyens (19; 20, 21) de décombinaison comportent des moyens (211, 212, ... 21M) de déphasage de voie et/ou des moyens (211, 212, ..., 21M) de 15 correction d'amplitude de voie.

15. Dispositif de transmission suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens (19; 20, 21) de combinaison ou les moyens (19; 20, 21) de décombinaison sont exempts de moyens (211, 212, .... 21M) de déphasage de voie et de moyens (211, 212, ..., 21M) de 20 correction d'amplitude de voie.

16. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque voie (71, 72,... , 7M) une antenne directive (11, 12, ....IN) et une liaison sans déphasage à l'antenne directive en tant que moyen (6) de formation de voie. 25

17. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de N antennes (11, 12, ....1N) espacées les unes des autres au moins le long de la direction (4) de déplacement instantané, le moyen (6) de formation de voie étant relié à la pluralité d'antennes (11, 12, .. .,1N) et formant des signaux Vj de 30 M voies (71, 72,... , 7M) pour 1 _i <M dans le domaine angulaire (91, 92,..., 9M) de voie associé par combinaison linéaire des signaux AI d'antennes, pour 1 <1 <N, selon la formule Vj = ai=1N aij A, o ai. = exp(2jrTd, /A), j est l'unité imaginaire pure, A est la longueur d'onde et la valeur di, est la différence de marche, prise entre l'une choisie (11) des antennes et les autres antennes (12, . .. ,1N), d'une onde plane faisant un angle cible yi de voie égal à la valeur angulaire Omi prescrite de la voie i avec la direction (4) de déplacement.

18. Dispositif de transmission suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les antennes (11, 12, ...,1N) sont équidistantes et alignées parallèlement à la direction (4) de déplacement.

19. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que les antennes (11, 12, ..., 1N) 10 sont omnidirectionnelles.

20. Dispositif de transmission suivant les revendications 18 et 19, caractérisé en ce que trois antennes (11, 12, 13) omnidirectionnelles séparées de,A/3 sont prévues, le moyen (6) de formation de voies formant à partir des trois antennes (11, 12, 13) trois voies (71, 72, 73), dont les signaux V1, V2, V3 15 sont donnés par V1 = A1 + eJCP.A2 + ed2q.A3 V2 =A1 + A2 + A3 V3 = A1 + e#J.A2 +e-2J.A3 o A1, A2, A3 sont les signaux des antennes (11, 12, 13) et q) = 20 2rr/3.

21. Dispositif de transmission suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les trois voies (71, 72, 73) ayant respectivement les signaux VI, V2, V3 reçoivent du moyen (101, 102, 103) d'application de correction respectivement des corrections en fréquence de voie de -k.fd, 0 et 25 + k. fd d, o fd =(V/C).fo v est la valeur de la vitesse de dépiacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané, c est la célérité de la lumière, fo est la fréquence de la porteuse du signal d'antenne, et k est un facteur de proportionnalité égal à 0,85.

22. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un nombre M de voies (71, 72,... , 7m), supérieur ou égal à 2, sont formées par le moyen (6) de formation de voie, et la valeur angulaire 0mi prescrite de voie, rapportée à la 5 direction (4) de déplacement instantané, est un angle cible yj de voie prenant les valeurs ys = (i-1).rr/(M-1) pour 1 <i M et vo = 0.

23. Dispositif de transmission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de détermination de la valeur instantanée de la vitesse (v) de déplacement du 10 véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané.

24. Procédé de transmission sur un véhicule automobile ayant une direction prescrite (4) de déplacement instantané et sur lequel est fixé au moins une antenne (li) apte à émettre ou recevoir un signal ayant au moins un trajet électromagnétique de propagation dans l'espace, dans lequel on 15 forme au moins une voie (7j) à partir de ou pour ladite antenne (Ili), caractérisé en ce que ladite voie (7j) formée correspond à l'émission ou la réception du signal, limitée à au moins un domaine angulaire (9j) associé d'orientation de trajet électromagnétique du signal, on calcule pour ladite voie (7j) une correction fréquentielle (Afj) de 20 voie dépendant de la valeur de la vitesse (v) de déplacement du véhicule automobile suivant la direction (4) de déplacement instantané et d'une valeur angulaire (0mj) prescrite pour ladite voie (7j), rapportée à la direction (4) de déplacement instantané et comprise dans le domaine angulaire (9j) de voie associé, et on applique à ladite voie (7j) la correction fréquentielle (ifj), de 25 manière à diminuer le décalage fréquentiel de ladite voie (7j), dû à l'effet Doppler agissant sur le trajet électromagnétique du signal.