FR2880219A1 - Procede et systeme de radiocommunication numerique, notamment pour les stations sol mobiles - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de radiocommunication numérique comprenant une antenne, un ou plusieurs modems et des translateurs de fréquence. Il comporte de plus au moins un dispositif, externe aux modems, connecté, d'une part, à au moins un modem, et d'autre part à au moins un translateur de fréquence. Ce dispositif est adapté à exécuter des traitements mathématiques en bande de base sur les signaux de communication issus du modem et/ou du translateur comme par exemple:- une modulation par étalement de spectre du signal reçu du modem ;- une démodulation par désétalement de spectre du signal reçu du translateurs de fréquence.L'invention a également pour objet un procédé de traitement du signal tel que mis en oeuvre dans le système.L'invention s'applique aux systèmes de radiocommunication par satellite embarqués sur des stations sol mobiles capable de communiquer en mouvement.
Description
2880219 1
Procédé et système de radiocommunication numérique, notamment pour les stations sol mobiles.
L'invention concerne un procédé et un système de radiocommunication numérique. En particulier, l'invention s'applique aux systèmes de radiocommunication par satellite embarqués sur des stations sol mobiles capable de communiquer en mouvement.
Une liaison satellitaire entre deux stations sol doit répondre d'une part, aux attentes des utilisateurs en terme de débit ou encore de robustesse et d'autre part, à un certain nombre de contraintes de coordination réglementaires. Ces contraintes tendent notamment à limiter le brouillage entre différents systèmes de communications.
Pour les stations sols fixes ou peu mobiles, le problème est actuellement résolu par l'emploi d'antennes de grande dimension; par exemple des antennes dont le diamètre est supérieur à 1 mètre. Ces antennes permettent d'augmenter la sensibilité en réception tout en offrant une résolution spatiale importante. L'utilisation de ces grandes antennes est toutefois problématique pour les stations sols mobiles capables de communiquer en mouvement, comme par exemple les stations embarquées sur des véhicules.
Une partie du parc déployé de stations sol mobiles est pourvue de modems conventionnels ne gérant pas l'étalement de spectre et disposant d'une antenne de faible diamètre, par exemple inférieur à 1 mètre. Ces stations ne peuvent mettre en oeuvre des liaisons de données à moyen et haut débit en respectant les contraintes de coordination réglementaire. De plus, ces stations s'avèrent sensibles à l'effet doppler limitant de fait leur utilisation à une stature fixe lors des phases de communication.
L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un système de radiocommunication numérique comprenant une antenne, un ou plusieurs modems et des translateurs de fréquence. De plus, le système comporte au moins un dispositif, externe aux modems, connecté, d'une part, à au moins un modem, et d'autre part à au moins un translateur de fréquence. Ce dispositif est adapté à exécuter des traitements mathématiques en bande de base sur les signaux de communication issus du modem et/ou du translateur comme par exemple: - une modulation par étalement de spectre du signal reçu du modem; - une démodulation par désétalement de spectre du signal reçu du translateurs de fréquence.
Ce dispositif peut comporter: - un générateur de signal temps pilote générant un signal temps pilote des signaux à émettre dont la fréquence est choisie hors du spectre utile du signal comportant les informations à émettre; un sommateur, additionnant au signal reçu du modem le signal temps pilote des signaux à émettre; un générateur de signal temps pilote des signaux reçus dont la fréquence est égale à la fréquence du signal temps pilote des signaux à émettre; un générateur de signal de corrélation entre le signal provenant du translateur de fréquence, et le signal temps pilote des signaux reçus.
Le dispositif peut encore comporter: une boucle de correction doppler pilotée par le signal de corrélation, - un module de synchronisation entre les traitements de démodulation par désétalement de spectre et le signal de corrélation.
une unité de contrôle et d'adaptation en fréquence des signaux émis et reçus par ledit dispositif, l'unité de contrôle comportant une entrée d'un signal de programmation.
Le système de radiocommunication numérique, peut notamment appartenir au segment sol d'un système utilisant des satellites pour relayer les signaux de communications. II peut établir et maintenir ses communications en mouvement. Le système de radiocommunication peut être conditionné : - soit en station sol fixe ou mobile, - soit en concentrateur.
L'invention a encore pour objet un procédé de traitement du signal pour un émetteur-récepteur de radiocommunication numérique mis en oeuvre dans le système de radiocommunication numérique.
L'invention a notamment pour avantages qu'elle permet de doter d'une capacité de modulation à étalement de spectre des stations dépourvues de cette possibilité, sans changer de modems. II s'agit donc d'une solution économique. De plus, l'invention s'avère extensible et paramétrable, ce qui lui permet de s'intégrer facilement dans une architecture comprenant des stations pendulaires, des concentrateurs et un segment gestion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent: la figure 1, un synoptique d'un système de communication par satellite selon l'état de l'art; la figure 2, un synoptique d'un système de communication par satellite 20 complété par l'invention; la figure 3, un synoptique du dispositif de traitement en bande de base; - la figure 4, un synoptique de l'unité de traitement des signaux à émettre; - la figure 5, un synoptique de l'unité de traitement des signaux reçus.
La figure 1 montre le synoptique d'un système de radiocommunication numérique selon l'art antérieur pouvant être embarqué sur une station sol mobile. Ce système comporte par exemple, une antenne 1, un récepteur radiofréquence 11, un amplificateur radiofréquence 12, des translateurs de fréquence 13, des modems 2, une infrastructure logicielle 3 de contrôle et de communications connectées à des réseaux de données extérieurs 4. Les translateurs de fréquence 13 assurent notamment la transposition en fréquence: du signal reçu par l'antenne 1 à une fréquence intermédiaire, appelée FI, couramment comprise entre 50 et 90 MHz, - du signal reçu des modems 2 à la fréquence du signal à émettre. Les modems 2 reçoivent et émettent des signaux en fréquence FI.
La figure 2 présente le synoptique d'un système de radiocommunication numérique selon l'invention. Les éléments identiques à la figure 1 reprennent 10 les mêmes références.
Par rapport au système de la figure 1, un dispositif de traitement mathématique de signaux 5, externe aux modems 2, et disposé entre les translateurs radiofréquence 13 et au moins un modem 2. Ce dispositif est adapté, par exemple, à traiter les opérations de modulation et de démodulation par étalement de spectre. Des variantes de réalisation de ce dispositif sont décrites ci-après.
La figure 3 représente un synoptique du dispositif 5 de traitement 20 mathématique des signaux 5 comprenant par exemple une partie émission, une partie réception et une unité de contrôle 66.
La partie émission comprend par exemple: une entrée 51 recevant un signal en fréquence intermédiaire FI émis par un modem 2, - une sortie 54 délivrant un signal en fréquence intermédiaire FI à un translateur radiofréquence 13, un oscillateur 65 pour les signaux à émettre délivrant un signal à une fréquence donnée, un multiplicateur 61 recevant le signal intermédiaire FI reçu de l'entrée 51 et le signal délivré par l'oscillateur 65, un multiplicateur 67 recevant un signal en bande de base et le signal délivré par l'oscillateur 65, ledit multiplicateur délivrant un signal en intermédiaire FI à la sortie 54; - une unité de traitement des signaux à émettre 62, recevant un signal en bande de base du multiplicateur 61 et délivrant un signal en bande de base au multiplicateur 67.
L'unité de traitement des signaux à émettre 62 reçoit un signal en bande de base SE(t) obtenu par la multiplication du signal reçu de l'entrée 51 par le signal délivré par l'oscillateur 65, cette opération étant réalisée par le multiplicateur 61. Le signal obtenu en sortie de l'unité de traitement des signaux à émettre 62 est présenté sur la sortie 54 après avoir été transposé en un signal en fréquence intermédiaire FI par multiplication (67) par le signal délivré par l'oscillateur 65.
La partie réception comporte par exemple: une entrée 55 recevant un signal en fréquence intermédiaire FI émis par un translateur radiofréquence 13, une sortie 53 délivrant un signal en fréquence intermédiaire FI à un modem 2, - un oscillateur 64 pour les signaux reçus délivrant un signal à une fréquence donnée, - un multiplicateur 68 recevant le signal en fréquence intermédiaire FI reçu de l'entrée 55 et le signal délivré par l'oscillateur 64, - un multiplicateur 69 recevant un signal en bande de base et le signal délivré par l'oscillateur 64, ledit multiplicateur délivrant un signal en intermédiaire FI à la sortie 53; une unité de traitement des signaux reçus 63, recevant un signal en bande de base du multiplicateur 68 et délivrant un signal en bande de base au multiplicateur 69.
L'unité de traitement des signaux reçus 63 reçoit un signal en bande de 3o base sR(t) obtenu par la multiplication du signal reçu de l'entrée 55 avec le signal délivré par l'oscillateur 64, cette opération étant réalisée par un multiplicateur 68. Le signal obtenu en sortie de l'unité de traitement des signaux à émettre 63 est présenté sur la sortie 53 après avoir été transposé en un signal en fréquence FI par multiplication 69 par le signal délivré par l'oscillateur 65.
Les signaux de programmation et de configuration, comportent notamment des informations relatives à la consigne de fréquence des signaux en émission et en réception. Ils sont reçus sur l'entrée 52, à laquelle est reliée l'unité de contrôle 66. Ces signaux peuvent être obtenus, par exemple, par une saisie sur un clavier, à partir d'un dispositif de programmation extérieure ou encore d'un bus de commandes des modems 2. L'unité de contrôle se charge d'asservir aux fréquences ainsi reçues l'oscillateur pour les signaux en réception 64 et l'oscillateur pour les signaux en émission 65.
La figure 4 montre un exemple de traitement du signal par étalement de spectre et ajout d'un signal de synchronisation mis en oeuvre par l'unité de traitement des signaux à émettre 62.
L'unité de traitement des signaux à émettre 62 comporte par exemple un sommateur 621, un générateur de temps pilote 622, une entrée 623 recevant un signal de consigne de fréquence d'étalement F0, un générateur de code pseudo-aléatoire 624 générant une séquence d'étalement, et un multiplicateur 625.
Un signal périodique appelé signal temps pilote des signaux à émettre STpE(t) dont la fréquence est choisie hors du spectre utile du signal d'entrée, est créé par le générateur de temps pilote 622, puis ajouté au signal 5E(t) par le sommateur 621. La puissance de ce signal périodique peut être limitée afin de maximiser la puissance du signal utile émis, et peut par exemple être inférieure de 10dB à la puissance du signal utile.
Le signal composite résultant est ensuite multiplié au niveau du multiplicateur 625 par les valeurs issues de la séquence d'étalement afin de produire un signal dont le spectre est étalé par exemple sur une bande de fréquence variant de +/-F0. Les valeurs issues de la séquence d'étalement sont générées au rythme du signal de fréquence d'étalement FO reçu de l'entrée 623. Cette opération étale le spectre du signal composite sur une bande de fréquence de +1- F0.
Le signal temps pilote des signaux à émettre STpE(t) peut être un signal sinusoïdal, ou tout autre signal périodique.
La figure 5 présente un exemple de traitement du signal par desétalement de spectre et correction de l'effet doppler, ledit traitement étant synchronisé avec un signal présent dans le signal reçu et mis en oeuvre par l'unité de traitement des signaux reçus 63. L'unité de traitement des signaux reçus 63 comporte des multiplicateurs 631, 638, 639, un correcteur d'effet doppler 632, un générateur de temps pilote 633, un corrélateur 634, un étage de synchronisation 635, un oscillateur 636 et un générateur de code pseudoaléatoire 637.
Le générateur 623 génère un signal périodique STpR(t) appelé signal temps pilote des signaux reçus. La fréquence de ce signal est par exemple égale à la fréquence du signal temps pilote des émissions. Le signal sR(t) reçu par l'unité de traitement des signaux reçus 63, incluant le signal temps pilote des émissions STpE(t), est multiplié par le signal périodique STpR(t) généré et transmis au corrélateur 634. Le corrélateur délivre des impulsions lorsque le signal STpE(t) inclut dans le signal SR(t) et le signal temps pilote STpR(t) sont en phase.
La phase de ces impulsions est ensuite utilisée par le correcteur Doppler 632 pour générer une erreur de fréquence Doppler. Ce signal d'erreur est soustrait par un multiplicateur 631 au signal reçu par l'unité de traitement des réceptions 63.
L'oscillateur 636, pilotant la fréquence à laquelle le générateur de code pseudo-aléatoire 637 présente sur sa sortie un nouveau code, est asservi par la synchronisation temps pilote 635 à la position temporelle des impulsions issues du corrélateur 634. La séquence de code ainsi obtenue est multipliée par le signal corrigé de l'erreur Doppler. Le signal résultant est présenté en sortie de l'unité de traitement. Ce signal est identique aux erreurs de transmission et au bruit du canal de transmission près au signal reçu de l'entrée 51, c'est à dire au signal reçu du modem 2 avant les traitements réalisés par l'unité de traitement des émissions 62.
Claims (12)
1. Système de radiocommunication numérique comportant une antenne, un ou plusieurs modems (2) et des translateurs de fréquence (13) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (5), externe aux modems (2), connecté, d'une part, à au moins un modem (2), et d'autre part à au moins un translateur de fréquence (13), ledit dispositif (5) étant adapté à exécuter des traitements mathématiques en bande de base sur les signaux de communication issus du modem et/ou du translateur.
2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits traitements 10 mathématiques en bande de base sont: une modulation par étalement de spectre du signal reçu du modem (2); une démodulation par désétalement de spectre du signal reçu du translateurs de fréquence (13).
3. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif (5) comporte: un générateur (622) de signal temps pilote générant un signal temps pilote des signaux à émettre dont la fréquence est choisie hors du spectre utile du signal comportant les informations à émettre; un sommateur (621), additionnant au signal reçu du modem (2) le signal temps pilote des signaux à émettre; - un générateur (633) de signal temps pilote des signaux reçus dont la fréquence est égale à la fréquence du signal temps pilote des signaux 25 à émettre; - un générateur de signal de corrélation (634) entre le signal provenant du translateur de fréquence (13), et le signal temps pilote des signaux reçus.
4. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif (5) comporte une boucle de correction doppler (632) pilotée par le signal de corrélation.
5. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif (5) comporte un module de synchronisation (635) entre les traitements de démodulation par désétalement de spectre et le signal de corrélation.
6. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif (5) comporte une unité de contrôle et d'adaptation en fréquence (66) des signaux émis et reçus par ledit dispositif (5), l'unité de contrôle (66) comportant une entrée d'un signal de programmation.
7. Utilisation du système de radiocommunication numérique selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que le système de radiocommunications, appartenant au segment sol d'un système utilisant des satellites pour relayer les signaux de communications, établit et maintient ses communications en mouvement, le système de radiocommunication étant conditionné : - soit en station sol fixe ou mobile, - soit en concentrateur.
8. Procédé de traitement du signal pour un émetteur-récepteur de 20 radiocommunication numérique, caractérisé en ce que le signal est transformé en appliquant: - un traitement mathématique en bande de base (62) à un signal modulé en fréquence intermédiaire reçu d'au moins un modem (2) ; un traitement mathématique en bande de base (63) à un signal translaté en fréquence intermédiaire reçu d'un translateur de fréquence (13).
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'on utilise les traitements mathématiques en bande de base suivants: une modulation par étalement de spectre du signal modulé issu du modem (2) ; une démodulation par désétalement de spectre du signal reçu du translateur de fréquence (13) avant sa transmission à une étape de modulation par un modem (2).
10. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il effectue les opérations suivantes: - la génération d'un signal temps pilote des signaux à émettre (622) dont la fréquence est choisie hors du spectre utile du signal comportant les informations à émettre; la sommation (621) du signal reçu par une entrée (51) provenant du modem (2) et du signal temps pilote des émissions; - la génération du signal temps pilote des signaux reçus (633) dont la fréquence est égale à la fréquence du signal temps pilote des émissions; la génération du signal de corrélation (634) entre le signal reçu par une entrée (55) provenant du translateur de fréquence (13), et le signal temps pilote des signaux reçus.
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que le signal translaté en fréquence intermédiaire reçu du translateur de fréquence (13) est asservi à une boucle de correction doppler (632) pilotée par le signal de corrélation.
12. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que les traitements de démodulation par désétalement de spectre sont synchronisés avec le signal de corrélation.
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