FR2916918A1 - Systeme de communication par satellite utilisant une combinaison de multiplexage par repartition dans le temps et de codes de bruit pseudo-aleatoires non orthogonaux et d'intervalles de temps - Google Patents

Abstract

Un système de communication par satellite (10) amélioré est fourni comprenant au moins un satellite (12) dans lequel chaque satellite (12) fournit des faisceaux multiples, une pluralité de terminaux utilisateurs UT, et au moins une passerelle (18) connectée à un réseau téléphonique public commuté PSTN et communiquant avec au moins un UT ou avec une constellation, dans lequel chacun des UT dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre des UT en utilisant une combinaison des codes TDM et NOPN et des intervalles de temps.

Description

1 SYSTEME DE COMMUNICATION PAR SATELLITE UTILISANT UNE COMBINAISON DE

MULTIPLEXAGE PAR REPARTITION DANS LE TEMPS ET DE CODES DE BRUIT PSEUDO-ALEATOIRES NON ORTHOGONAUX ET D'INTERVALLES DE TEMPS

La présente invention concerne des systèmes téléphoniques cellulaires. Plus particulièrement, la présente invention concerne des systèmes nouveaux et améliorés et des procédés pour communiquer des informations dans des systèmes téléphoniques mobiles cellulaires ou des systèmes téléphoniques mobiles par satellite utilisant des signaux de communication de spectre étendus. Historiquement, on dit que le téléphone, qui vient du mot grec tele , signifiant de loin, et phone , signifiant voix ou son de voix, a été inventé le mars 1876 à Boston, Massachusetts par Alexander Graham Bell. Le principe du téléphone a été conçu dès 1874 combinant l'électricité et la voix ce qui a mené à 10 l'invention réelle de Bell du téléphone en 1876. Le brevet américain numéro 174 465 délivré le 3 mars 1876 pour les améliorations dans la télégraphie est désormais considéré comme étant le brevet le plus précieux jamais délivré. Telstar, le premier satellite de communications internationales au monde, a été placé des aimées plus tard en orbite le 10 juillet 1962 dans une collaboration entre la NASA et le système de Bell. Aujourd'hui les satellites en orbite géostationnaire sont utilisés principalement pour un service de longue distance. Le concept de base des téléphones cellulaires qui a commencé en 1947 avec des téléphones mobiles de voiture rudimentaires a entraîné la réalisation que l'utilisation de petites cellules ou d'une gamme de zones de service avec une réutilisation de fréquence pourrait augmenter sensiblement la capacité de trafic des téléphones mobiles. Cependant, à ce stade dans le temps la technologie n'existait pas. Le téléphone cellulaire est en fait un type de radio bidirectionnelle qu'AT&T a proposé en 1947 à la Federal Communications Commission FCC qui a attribué un grand nombre de fréquences de spectre radio de sorte que le service téléphonique mobile largement étendu pouvait devenir faisable et fournir à AT&T une motivation pour rechercher la nouvelle technologie. La décision du FCC de limiter les fréquences téléphoniques cellulaires en 1947 a entraîné la possibilité de seulement 23 conversations téléphoniques cellulaires qui pouvaient se produire simultanément dans la même zone de service. En 1968 ceci a été augmenté. Par la suite, un système téléphonique cellulaire a été proposé par les laboratoires Bell. En 1977 AT&T Bell Labs a construit et utilisé un prototype de système téléphonique cellulaire. En 1981 Motorola et America Radio Phone ont commencé un deuxième test de système radiotéléphonique cellulaire américain dans la zone de Washington/Baltimore. Soudain la demande des clients a rapidement devancé les 1 982 standards du système téléphonique cellulaire de sorte qu'en 1987 les abonnés au téléphone cellulaire dépassaient un million et que les ondes hertziennes ont été surchargées. Pour stimuler la croissance de la nouvelle technologie téléphonique cellulaire, le FCC a déclaré en 1987 que des licences téléphoniques cellulaires pourraient utiliser les technologies téléphoniques cellulaires alternatives dans la bande de 800 mégahertz. Le sans fil numérique et le cellulaire trouvent leurs origines dans les années 40 lorsque la téléphonie mobile commerciale a commencé. Le 17 juin 1946 à St. Louis, Missouri, AT&T et Southwestern Bell ont introduit le premier service radiotéléphonique mobile commercial américain et la téléphonie mobile où un canal est une paire de fréquences, une fréquence pour émettre et une pour recevoir. Un téléphone cellulaire est un téléphone portable qui reçoit ou envoie des messages par un site cellulaire ou une tour de transmission. Les ondes radioélectriques sont utilisées pour transférer les signaux vers le téléphone cellulaire, et à partir de celui-ci, chaque site cellulaire ayant une gamme de 3-5 miles et recoupant d'autres sites cellulaires. Tous les sites cellulaires sont connectés à un ou plusieurs centraux de commutation cellulaire qui peut(peuvent) détecter l'intensité du signal reçu du téléphone. Comme l'utilisateur du téléphone se déplace ou est itinérant d'une zone cellulaire à une autre, l'échange commute automatiquement l'appel au site cellulaire avec le signal le plus fort. Le terme téléphone cellulaire n'est pas commun à l'extérieur des Etats-Unis et du Japon. Cependant, presque tous les téléphones mobiles utilisent une technologie cellulaire comprenant le GSM, le CDMA et les anciens systèmes téléphoniques mobiles analogiques. Donc, beaucoup ont considéré le terme téléphone cellulaire pour désigner un quelconque système téléphonique mobile. Une exception aux téléphones mobiles qui utilisent une technologie cellulaire sont les téléphones par satellite ; par exemple, le système téléphonique Iridium qui ressemble beaucoup à un système téléphonique cellulaire excepté que les sites cellulaires sont en orbite. Les satellites de téléphone radio marine administrés par Inmarsat ont un système complètement différent. Le système satellite Inmarsat retransmet simplement n'importe quels signaux qu'il reçoit avec une station mobile qui s'enregistre actuellement dans une station au sol.

Avec la venue du système téléphonique par satellite Globalstar , une grande avance dans l'art a été reconnue en vertu d'une technologie téléphonique de base par satellite qui a fourni une constellation de 48 satellites en orbite bas autour de la Terre qui étaient beaucoup plus simple à construire et moins chers que ceux d'Iridium utilisant une technologie radicalement différente laquelle utilise une technologie d'accès multiple par répartition en code, ou CDMA, convertissant les signaux vocaux en un format numérique et ensuite les transmettant du téléphone par satellite Globalstar aux systèmes satellites et à la station au sol. Chaque appel sur le système Globalstar possède son propre code unique qui le distingue des autres appels partageant les ondes hertziennes au même moment, et utiliser le CDMA fournit des signaux qui sont dépourvus d'interférence, de diaphonie ou de parasites. Le CDMA a été introduit en 1995 et est rapidement devenu la technologie sans fil croissant le plus rapidement et celle qui a été choisie par Globalstar pour une utilisation dans son réseau de communications par satellite, service que Globalstar a lancé en 2000.

Les caractéristiques clés du téléphone par satellite Globalstar utilisant le CDMA fournissent des liaisons uniques aller et retour, un étalement du spectre à séquences directe, un transfert intercellulaire sans coupure, une réutilisation de fréquence universelle, une propagation par des faisceaux multiples se recoupant sur de multiples satellites pour la diversité, et une transmission à débit variable.

Le service téléphonique par satellite Globalstar est distribué par le biais de 48 satellites en orbite basse autour de la Terre fournissant à la fois des services vocaux et de données. Ladite constellation LEO de Globalstar se compose de satellites disposés dans une constellation de Walker, et chaque satellite est approximativement à 700 miles (environ 1100 kilomètres) de la terre ce qui permet une clarté vocale de la plus haute qualité parmi tous les téléphones par satellite dans l'industrie. Au coeur du système Globalstar comme proposé initialement est l'adaptation de la technologie d'accès multiple par répartition en code de Qualcomm qui fournit le service numérique par satellite de Globalstar , entraînant une technologie qui fournit une sécurité du signal, une qualité supérieure, moins d'appels interrompus et une fiabilité plus élevée. Des appels peuvent être effectués à partir de n'importe quelle passerelle via n'importe quel satellite du système vers n'importe quel terminal d'utilisateur, tant que le satellite est co-visible à la fois de la passerelle et du terminal d'utilisateur. Cette co-visibilité est ce qui définit une zone de service de passerelle ; au moins 24 passerelles autour du globe sont utilisées pour fournir une couverture mondiale. Chaque satellite sert au moins 2 000 utilisateurs simultanés. Le système Globalstar utilise la redondance avec chaque appel qu'un client place de sorte qu'un appel soit acheminé par jusqu'à quatre satellites qui combinent ensuite le signal en un seul appel sans parasite atmosphérique. Dans le cas où l'une des voies à un des satellites est bloquée, les autres satellites empêchent l'appel de se terminer, en appliquant la technologie de diversité de voies qui minimise les appels interrompus et améliore la qualité du service téléphonique par satellite Globalstar . Le système Globalstar utilise une technologie de transposition de fréquence qui permet à un appel d'être d'abord dirigé vers le satellite et ensuite retransmis à une passerelle relativement proche. L'appel est ensuite envoyé vers sa destination d'appel par une ligne terrestre ou des réseaux cellulaires. La passerelle Globalstar effectue tout le traitement et la commutation des appels ce qui améliore la fiabilité de la distribution des appels, à la différence du système Iridium qui nécessite une transmission de satellite à satellite. De plus, le système Globalstar , qui fournit une distribution d'appel fiable avec des caractéristiques vocales identiques ou meilleures que dans la téléphonie conventionnelle, complète les systèmes téléphoniques cellulaires actuels qui existent en permettant à l'utilisateur d'utiliser d'abord le cellulaire conventionnel, qui est beaucoup moins cher mais dépend totalement de la proximité des sites cellulaires pour sa fiabilité, et ensuite permet à l'utilisateur de sélectionner le système satellite Globalstar où les sites cellulaires sont beaucoup trop distants pour être fiables ou dans des emplacements distants où ces sites n'existent pas. L'accès multiple par répartition en code, qui désigne un programme d'accès multiple où les stations utilisent des modulations de spectre étendu et des codes orthogonaux pour éviter d'interférer les unes avec les autres, est typiquement utilisé dans les systèmes Globalstar . La technique de modulation CDMA est une parmi plusieurs techniques pour faciliter les communications dans lesquelles un grand nombre d'utilisateurs du système sont présents. D'autres techniques du système de communications d'accès multiple tels que les programmes d'accès multiple par répartition dans le temps TDMA, d'accès multiple par répartition de fréquence FDMA, et de modulation AM tels que la bande latérale unique étendue en amplitude ACSSB sont connues dans l'art. On trouve que la technique de modulation de spectre étendu de CDMA a des avantages considérables sur ces techniques de modulation pour des systèmes de communications d'accès multiple. Les techniques CDMA dans les systèmes de communications d'accès multiple sont décrites dans le brevet américain numéro 4 901 307 intitulé Spread Spectrum Multiple Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters (système de communication à accès multiple à spectre étalé utilisant des répéteurs satellites ou terrestres). Dans ce brevet, une technique d'accès multiple est décrite où un grand nombre d'utilisateurs de système téléphonique mobile chacun ayant un émetteur-récepteur communiquent par des répéteurs de satellite ou des stations de base terrestres, également désignées comme stations de sites cellulaires, sites cellulaires, ou pour raccourcir cellules, utilisant les signaux de communication de spectre étendu d'accès multiple par répartition en code CDMA. Le spectre de fréquences utilisé dans le CDMA peut être réutilisé de multiples fois, permettant ainsi une augmentation en capacité pour l'utilisateur du système. Il apparait que le CDMA entraîne une efficacité spectrale plus importante que celle qui peut être obtenue en utilisant d'autres techniques d'accès multiple. Les canaux de satellite utilisant ce système rencontrent typiquement un évanouissement qui est dit de Rice. Par conséquent, il se trouve que ce signal se compose d'un composant direct ajouté à un composant réfléchi multiple ayant une statistique d'évanouissement de Rayleigh. On trouve qu'un rapport de puissance entre la composante directe et la composante réfléchie est typiquement de l'ordre de 6 à 10 dB en fonction des caractéristiques de l'antenne d'unité mobile et de l'environnement autour de l'unité mobile. Par contraste avec le canal de satellite, le canal terrestre subit un évanouissement de signal qui se compose typiquement de la composante affaiblie de Rayleigh sans composante directe. Il se trouve que ce canal terrestre présente un environnement d'évanouissement plus sérieux que le canal de satellite dans lequel l'évanouissement de Rice est la caractéristique d'évanouissement dominante.

Il se trouve que les caractéristiques d'évanouissement de Rayleigh rencontrées dans le signal terrestre sont causées par le signal qui est réfléchi depuis de nombreuses caractéristiques différentes de l'environnement physique, entraînant un signal qui arrive à un récepteur d'unité mobile en provenance de nombreuses directions avec différents délais de transmission. Dans les bandes de fréquences UHF qui sont généralement utilisées pour les communications radio mobiles, comprenant les systèmes téléphoniques mobiles cellulaires, on trouve qu'il y a des différences de phase significatives dans les signaux se déplaçant sur des trajets différents qui fournissent la possibilité d'une sommation destructive des signaux entraînant des évanouissements profonds occasionnels. La position physique de l'unité mobile est fortement fonction de l'évanouissement du canal terrestre de sorte que les petits changements dans la position de l'unité mobile changent les délais physiques de toutes les trajets de propagation du signal ce qui entraîne en outre une phase différente pour chaque trajet. Le mouvement de l'unité mobile à travers l'environnement peut entraîner un processus d'évanouissement rapide ; par exemple, utilisant une bande de fréquences radio cellulaire de 850 MHz, l'évanouissement peut typiquement être aussi rapide qu'un évanouissement par seconde par mile (1 mile égale 1609 mètres) par heure de la vitesse du véhicule. On trouve ce niveau d'évanouissement extrêmement perturbant pour les signaux dans un canal terrestre, entraînant une qualité de communication faible. La qualité peut être améliorée en fournissant une puissance supplémentaire pour surmonter l'évanouissement, qui en lui-même affecte à la fois l'utilisateur en consommation de puissance excessive et le système par une interférence accrue. Certaines techniques de modulation CDMA décrites dans le brevet américain 4 901 307 offrent des avantages sur des techniques de modulation à bande étroite utilisant des systèmes de communication utilisant des répéteurs satellites ou terrestres. Il se trouve que le canal terrestre pose des problèmes spéciaux à n'importe quel système de communication, particulièrement en ce qui concerne les trajets multiples. Ces problèmes peuvent être surmontés en utilisant des techniques CDMA qui surmontent les problèmes spéciaux du canal terrestre en atténuant l'effet défavorable des trajets multiples, par exemple l'évanouissement, tout en exploitant également les avantages des trajets multiples. Les systèmes téléphoniques cellulaires CDMA permettent à la même bande de fréquences d'être utilisée pour une communication dans tous les appels. Les propriétés des formes d'onde CDMA qui fournissent un gain de traitement sont également utilisées pour différencier les signaux qui occupent la même bande de fréquences. De plus, la modulation par du bruit pseudo aléatoire PN à grande vitesse permet à de nombreux trajets de propagation différents d'être séparés à condition que la différence de temps de propagation sur la trajet dépasse la durée de bribe PN ; c'est-à-dire, 1/largeur de bande. Il s'avère que si un débit de bribe PN d'approximativement un MHz est utilisé dans un système CDM, le gain de traitement complet à spectre étalé égal au rapport de la largeur de bande étalée sur le débit du système peut être utilisé par rapport aux trajets qui diffèrent de plus d'une microseconde en temps de propagation sur le trajet désiré. Il s'avère qu'un différentiel de temps de propagation sur le trajet d'une microseconde correspond à une distance de trajet différentielle d'approximativement 1 000 pieds (300 mètres), l'environnement urbain fournissant typiquement des temps de propagation sur le trajet différentiels dépassant une microseconde et jusqu'à 10 à 20 microsecondes dans certaines zones. Lorsque des systèmes de modulation à bande étroite sont utilisés, tels qu'une modulation FM analogique, par des systèmes téléphoniques conventionnels, l'existence des voies multiples entraîne un évanouissement de trajet multiple sévère. En utilisant une modulation CDMA à bande large, les différents trajets peuvent être différenciés dans le processus de démodulation qui réduit énormément la sévérité de l'évanouissement par trajets multiples. Bien que l'évanouissement par trajets multiples ne soit pas totalement éliminé en utilisant les techniques de discrimination CDMA, il existera occasionnellement des trajets avec des différentiels retardés ou inférieurs à la durée de bribe PN pour le système particulier. Pour les signaux qui possèdent des temps de propagation sur le trajet de cet ordre, il s'avère que les signaux ne peuvent pas être différenciés dans le démodulateur, entraînant un certain degré d'évanouissement. Il devient apparent qu'une certaine forme de diversité est souhaitable qui permettrait à un système de réduire l'évanouissement. Un tel système est une diversité qui atténue les effets néfastes de l'évanouissement. Les trois types majeurs de diversité qui peuvent être utilisés sont la diversité de temps, la diversité de fréquence et la diversité d'espace. Il se trouve que la diversité de temps est mieux obtenue par l'utilisation de la répétition, l'entrelacement temporel et la détection d'erreur et le codage qui est une forme de répétition.

Le CDMA par sa nature inhérente possédant un signal à bande large qui offre une forme de diversité de fréquence en propageant l'énergie du signal sur une large bande passante, entraîne le fait qu'une petite partie de la bande passante du signal CDMA subit des effets d'évanouissement sélectif.

La diversité de trajet ou d'espace est obtenue en fournissant des trajets de signal multiples par des liaisons simultanées d'un utilisateur de mobile par deux ou plusieurs sites cellulaires. La diversité de trajet peut être obtenue en exploitant l'environnement à trajets multiples par le traitement à spectre étalé en permettant à un signal arrivant avec des temps de propagation différents d'être reçu et traité séparément. Dans le brevet américain numéro 5 101 501 intitulé Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System (transfert intercellulaire sans coupure dans un système de téléphone cellulaire CDMA), et le brevet américain numéro 5 109 390 intitulé Diversity Receiver in a CDMA Cellular Telephone System (récepteur en diversité dans un système de téléphone cellulaire CDMA), des exemples de diversité de trajet sont illustrés. Un contrôle supplémentaire des effets néfastes dans un système CDMA peut être réalisé en contrôlant la puissance de l'émetteur. Un tel système pour un contrôle de la puissance de l'unité mobile de site cellulaire est décrit dans le brevet américain numéro 5 056 109 intitulé Method and Apparatus for Controlling Transmission Power in a CDMA Cellular Mobile Telephone System (procédé et appareil pour commander la puissance d'émission dans un système de téléphone mobile cellulaire CDMA). Les techniques telles que décrites dans le brevet américain numéro 4 901 307 envisagent l'utilisation d'une modulation et d'une démodulation cohérentes pour les deux directions de la liaison dans les communications mobiles par satellite. Un signal porteur pilote comme une référence de phase cohérente pour le satellite à liaison mobile et la cellule à liaison mobile est décrit. Il s'avère, cependant, que la sévérité de l'évanouissement par trajets multiples subi dans l'environnement cellulaire terrestre avec la rupture de phase du canal qui en résulte exclut l'utilisation des techniques de démodulation cohérentes pour le mobile à la liaison cellulaire.

Des séquences PN relativement longues avec chaque canal d'utilisateur qui se voit attribuer une séquence PN différente sont également décrites dans le brevet américain numéro 4 901 307. Les signaux d'utilisateurs différents peuvent être discriminés à la réception en utilisant la corrélation croisée entre des séquences PN différentes et l'autocorrélation d'une séquence PN pour tous les décalages temporels autres que zéro où les deux ont une valeur moyenne zéro. Bien que les corrélations croisées atteignent la moyenne de zéro pendant un court intervalle de temps, tel qu'un temps de bit d'information, la corrélation croisée suit une distribution binomiale puisque les signaux PN ne sont pas orthogonaux. A ce titre, les signaux interfèrent les uns avec les autres pratiquement comme s'ils étaient un bruit Gaussien de grande largeur de bande entraînant le fait que d'autres signaux d'utilisateurs ou bruit d'interférence mutuelle limitent finalement la capacité réalisable. Les trajets multiples peuvent fournir une diversité de trajet à un système CDMA PN à bande large qui utilise une largeur de bande supérieure à 1 MHz si deux ou plusieurs trajets sont disponibles avec un temps de propagation sur le trajet différentiel supérieur à une microseconde. Deux ou plusieurs récepteurs PN peuvent être utilisés pour recevoir séparément ces signaux. Ces signaux présenteront typiquement une indépendance quant à l'évanouissement par trajets multiples, c'est- à-dire qu'habituellement ils ne s'évanouissent pas ensemble, les sorties des deux récepteurs peuvent être combinées en diversité. Il s'avère qu'une perte de performance dans cette situation se produit seulement lorsque les deux récepteurs subissent des évanouissements au même temps, par conséquent deux ou plusieurs récepteurs PN en association avec un multiplexeur de diversité peuvent être utilisés en utilisant une forme d'onde qui permet que des opérations de combinaison de diversité de trajet soient effectuées. Dans le brevet américain numéro 4 901 307 déposé le 17 octobre 1986, délivré le 13 février 1990, un système de communication qui prend en charge un grand nombre d'utilisateurs dans toute une variété d'environnements d'utilisateurs allant d'une haute densité urbaine à une très faible densité rurale est proposé qui conclut à un système de communication à accès multiple ayant une capacité d'utilisateurs simultanés élevée. Dans le brevet américain numéro 5 101 501 déposé le 7 novembre 1989, délivré le 31 mars 1992, il est décrit un système de téléphonie cellulaire CDMA dans lequel la même bande de fréquences est utilisée pour toutes les cellules utilisant des propriétés de forme d'onde CDMA qui fournissent des gains de traitement qui sont également utilisés pour discriminer les signaux qui occupent la même bande de fréquences.

Dans le brevet américain numéro 5 103 459 déposé le 25 juin 1990, délivré le 7 avril 1992, il est décrit des techniques de communication à spectre étalé, particulièrement des techniques CDMA, dans l'environnement de téléphonie cellulaire mobile qui procurent des fonctionnalités pour augmenter considérablement la fiabilité d'un système et la capacité sur d'autres techniques de système de communication surmontant l'évanouissement et l'interférence tout en fournissant une réutilisation de fréquence supérieure et en permettant une augmentation substantielle du nombre d'utilisateurs du système. Dans le brevet américain numéro 5 109 390 déposé le 7 novembre 1989, délivré le 28 avril 1992, il est décrit un système de téléphonie cellulaire CDMA où la même bande de fréquences est utilisée pour une communication dans toutes les cellules pour fournir un système téléphonique cellulaire dans lequel une conception de récepteur facilite la réception et le traitement des signaux les plus forts transmis à partir d'un ou de plusieurs site(s) cellulaire(s), les signaux étant des signaux à trajets multiples provenant d'un seul site cellulaire ou des signaux transmis par des sites cellulaires multiples. Dans le brevet américain numéro 5 233 626 déposé le 11 mai 1992, délivré le 3 août 1993, il est décrit un système de communication à spectre étalé en diversité répéteur fournissant des communications sensiblement sans évanouissements entre un émetteur (1) et un récepteur (7). Un signal transmis est retransmis par une pluralité de répéteurs de communications linéaires (3-6) qui produisent des copies du signal transmis, les copies arrivant chacune par un trajet de signal à évanouissement indépendant. Le récepteur traite les copies de signal reçu pour les égaliser les unes aux autres en temps, fréquence, et phase, et combine ensuite les multiples copies de signal égalisées et reçues pour produire un signal composite ayant une profondeur d'évanouissement fortement réduite. Dans le brevet américain numéro 5 267 261 déposé le 5 mars 1992, délivré le 30 novembre 1993, il est fourni un système pour diriger le transfert intercellulaire dans une communication de station mobile entre des stations de base qui utilisent des techniques d'accès multiple par répartition en code. Dans le brevet américain numéro 5 267 262 déposé le 8 octobre 1991, délivré le 30 novembre 1993, il est décrit un téléphone mobile cellulaire CDMA dans lequel la puissance de l'émetteur des unités mobiles est contrôlée de façon à produire au site cellulaire une puissance nominale du signal reçu de chacun et de chaque émetteur d'unité mobile fonctionnant dans la cellule. Ainsi, la puissance de l'émetteur est contrôlée dans le canal terrestre et l'environnement de diversité de cellule de façon à surmonter l'évanouissement néfaste sans entraîner une interférence inutile du système. Dans le brevet américain numéro 5 303 286 déposé le 29 mars 1991, délivré le 12 avril 1994, il est décrit un système de communication radio capable de desservir un utilisateur itinérant ou similaire à l'extérieur de la gamme de stations de relais terrestres comprenant un réseau à commutation de paquets et une base de données des utilisateurs itinérants, un système de communications par satellite ayant au moins un, mais habituellement une pluralité de satellites orbitaux sur une zone de service terrestre par satellite, un centre de contrôle de satellite et une pluralité de liaisons de communication terrestre où l'établissement d'un appel est contrôlé par des processeurs et des bases de données à bord des satellites orbitaux et dans lesquels seulement après que la liaison satellitaire pour les canaux de communication soit réalisée, fait que le contrôle et la commutation reposent sur le système au sol de telle sorte que les satellites orbitaux soient intégrés dans un réseau téléphonique basé au sol et une structure tarifaire. Dans le brevet américain numéro 5 309 474 déposé le 27 mars 1992, délivré le 3 mai 1994, il est décrit des techniques de communication à spectre étalé, particulièrement le CDMA, dans un environnement de téléphonie cellulaire mobile qui fournit des fonctionnalités pour augmenter largement la fiabilité et la capacité du système par rapport à d'autres techniques de système de communication. Dans le brevet américain numéro 5 416 797 déposé le 24 janvier 1992,délivré le 16 mai 1995, il est décrit un système pour construire des séquences PN qui fournissent l'orthogonalité entre les utilisateurs de sorte que l'interférence mutuelle sera réduite en permettant une capacité supérieure et une meilleure performance de liaison, en utilisant des techniques de communication de spectre étalé, particulièrement le CDMA, dans un environnement de téléphonie cellulaire mobile.

Dans le brevet américain numéro 5 715 297 déposé le 15 septembre 1995, délivré le 3 février 1998, il est décrit un système de communication radio capable de desservir un utilisateur itinérant ou similaire hors de la portée des stations de relais terrestre qui comprend un réseau à commutation de paquets et des bases de données des utilisateurs itinérants, un système de communications par satellite ayant au moins un, mais habituellement une pluralité de satellites orbitaux sur une zone de service terrestre par satellite, un centre de contrôle de satellite et une pluralité de liaisons de communication terrestre, dans lesquels l'établissement d'un appel est contrôlé par des processeurs et des bases de données à bord des satellites orbitaux et où seulement après que la liaison satellitaire pour les canaux de communication soit établie, fait que le contrôle et la commutation reposent sur un équipement au sol de telle sorte que les satellites orbitaux soient intégrés à un réseau téléphonique basé au sol et à une structure tarifaire.

Dans le brevet américain numéro 5 903 837 déposé le 22 septembre 1997, délivré le 11 mai 1999, il est décrit un système de communication radio capable de desservir un utilisateur itinérant ou similaire hors de la portée des stations de relais terrestre qui comprend un réseau à commutation de paquets et une base de données des utilisateurs itinérants, un système de communications par satellite ayant au moins un, mais habituellement une pluralité de satellites orbitaux sur une zone de service terrestre par satellite, un centre de contrôle de satellite et une pluralité de liaisons de communication terrestre, où l'établissement d'un appel est contrôlé par des processeurs et des bases de données à bord des satellites orbitaux et où seulement après que la liaison satellitaire pour le canal de communication soit établie, fait que le contrôle et la commutation reposent sur un équipement basé au sol de telle sorte que les satellites orbitaux soient intégrés dans un réseau téléphonique basé au sol et une structures tarifaire. Dans le brevet américain numéro 6 072 768 déposé le 4 septembre 1996, délivré le 6 juin 2000, il est décrit un système de communication ayant un composant de communication par satellite comprenant au moins un satellite et au moins une passerelle terrestre et également un composant de communication terrestre sans fil comprenant au moins un répéteur et au moins un centre de communication mobile, la passerelle et le centre de commutation couplés ensemble par un premier réseau d'applicatifs du service mobile, la passerelle et le centre de commutation mobile étant couplés en outre à un réseau de communication terrestre, comprenant en outre au moins un terminal d'utilisateur bi-mode ou tri-mode supérieur comprenant un premier émetteur-récepteur pour communiquer de manière bidirectionnelle avec la passerelle par l'intermédiaire du satellite, un deuxième émetteur-récepteur pour communiquer de manière bidirectionnelle avec le centre de commutation mobile par l'intermédiaire du répéteur et un contrôleur sensible à un protocole sélectionné par l'utilisateur ou par la passerelle pour permettre de manière sélective soit au premier soit au deuxième émetteur-récepteur d'acheminer une communication d'un utilisateur vers un réseau de communication terrestre. Dans le brevet américain numéro 6 529 485 déposé le 20 octobre 1998, délivré le 4 mars 2003, il est décrit un procédé pour générer une horloge locale sans effet Doppler dans un réseau de communications ayant un terminal de référence maître 400 et un terminal 200 échangeant des références et des salves de gestion, qui comprend les étapes pour déterminer une valeur temporelle de correction d'émission en réponse à la salve de gestion reçue par le terminal de référence maître 400, déterminer une valeur temporelle de correction de réception en réponse à la salve de référence reçue par le terminal 200, et ajuster la fréquence d'une horloge en réponse à la fois à la valeur temporelle de correction d'émission et à la valeur temporelle de correction de réception pour ainsi générer l'horloge locale sans Doppler. Dans le brevet américain numéro 6 640 236 déposé le 31 août 1999, délivré le 28 octobre 2003, il est décrit un appareil pour générer une séquence PN avec un nombre arbitraire de bits où le nombre de bits est fourni en parallèle avec chaque impulsion d'horloge, permettant aux séquences d'être générées à grande vitesse lorsque c'est nécessaire et permettant un traitement parallèle dans les processus d'acquisition et de démodulation. Dans le brevet américain numéro 6 693 951 déposé le 23 juillet 1999, délivré le 17 février 2004, il est décrit une mise en oeuvre des techniques de communication à spectre étalé, particulièrement le CDMA, dans un environnement de téléphonie cellulaire mobile qui fournit des caractéristiques qui augmentent nettement la fiabilité et la capacité du système vis-à-vis d'autres techniques de système de communication, supprimant, par exemple, l'évanouissement et l'interférence tout en favorisant une réutilisation de fréquence plus importante, permettant une augmentation substantielle du nombre d'utilisateurs du système.

Dans le brevet américain numéro 6 714 780 déposé le 12 juin 2001, délivré le 30 mars 2004, il est décrit un système de communication à faisceaux multiples ayant un terminal d'utilisateur, une station de communications pour transmettre des informations au terminal d'utilisateur et recevoir des informations de celui-ci et une pluralité de sources de faisceaux où chaque source de faisceaux projette une pluralité de faisceaux et où une liaison de communication entre le terminal d'utilisateur et la station de communications est établie sur un ou plusieurs faisceau(x), fournissant un système et un procédé pour réduire les taux d'interruption d'appel tout en maintenant un niveau désiré de diversité de la source de faisceaux. Dans le brevet américain numéro 6 813 259 déposé le 15 juillet 1998, délivré le 2 novembre 2004, il est décrit un procédé et un appareil pour fournir une faible variation du temps de transfert des cellules de 2 points CDV pour les transmissions de cellules ou de paquets via un réseau TDMA ou TDM, où les cellules ou les paquets sont assemblés en salves ou intervalles pour la transmission. Afin de permettre à un réseau TDMA ou TDM qui achemine des cellules ou des paquets entre les paires de source et de destination pour garantir qu'un CDV désiré de 2 points sera satisfait, par exemple, un CDV de 3 ms demandé pour le trafic de classe 1, chaque cellule est associée à une trame TDMA ou TDM transmise. En utilisant un compteur temporel et un compteur de trame dans une interface de l'émetteur, la cellule ou le paquet a ajouté à celle-ci un décompte de temps et un décompte de trame qui est envoyé par l'intermédiaire du réseau et est rendu disponible au terminal de réception TDMA/TDM. Le terminal de réception utilise ces informations temporelles pour réaliser une mise en forme du trafic du flux de cellules ou de paquets, réduisant ainsi l'impact du CDV de 2 points ainsi que l'effet de l'agglutination des cellules avant la distribution sur un réseau terrestre. Dans le brevet américain numéro 6 839 007 déposé le 9 septembre 2002, délivré le 4 janvier 2005, il est décrit des modes de réalisation qui abordent la nécessité pour une transmission fiable de données de priorité supérieure dans une trame où un code interne est appliqué à un ou plusieurs segment(s) partiel(s) d'une trame de données transmise, en plus d'un code externe appliqué à la trame entière, le segment de code interne étant retenu lorsque le décodage interne décode sans erreur, en fournissant le bénéfice de la réduction du nombre de retransmissions de données de priorité supérieure, ainsi que de la réduction du délai pour les segments temporaires de la trame. Différents systèmes téléphoniques par satellite ont été proposés, comprenant ceux tels que décrits dans le classement de la Federal Communications Commission FCC pour Authority to Launch and Operate a Satellite System to Provide Mobile Satellite Services in the 2 GHz Bands daté du 3 novembre 2000, concernant le système Globalstar , le classement FCC en matière de Mobile Satellite Ventures Subsidiary, le LLC pour Minor Amendment of Application to Launch and Operate a Replacement L Band Mobile Service Satellite at 101 West daté du 18 novembre 2003 ; et le classement FCC par Thoraya qui décrit un système par satellite géostationnaire GEO pour fournir un service de téléphonie par satellite. Ainsi, on peut voir depuis les débuts du téléphone à travers ses différentes phases d'amélioration, de la téléphonie cellulaire à la téléphonie cellulaire satellite, qu'un grand nombre de progrès ont été faits qui fournissent un système téléphonique moderne, efficace et abordable qui aujourd'hui, dans la plupart des cas, supplante le système téléphonique existant et peut dans le futur le faire sur une base croissante. Il y a, cependant, un besoin démontré incessant de fournir des systèmes de constellation de satellite améliorés, de préférence des systèmes de satellite en orbite basse LEO, qui fournissent des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs et utilisent au moins une passerelle connectée à un réseau téléphonique public commuté PSTN communiquant avec un utilisateur sur la constellation où chacun des utilisateurs dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre en utilisant des codes orthogonaux. Bien que les brevets précédents tels que le brevet américain numéro 4 901 307 décrivent ou fassent référence à un système par satellite à faisceaux multiples, on considère que ces faisceaux couvrent des régions fixes au sol, ce qui nécessite un satellite géostationnaire GEO. Dans ce cas, le même type de transfert intercellulaire d'un terminal utilisateur de faisceau à faisceau peut être utilisé comme il est utilisé dans un système cellulaire terrestre. Cependant, le brevet '307 n'aborde pas le cas où les faisceaux et les satellites se déplacent rapidement quand ils sont dans un système de satellite en orbite moyenne MEO ou LEO, puisqu'il a été écrit dans une époque qui précédait la technologie par satellite qui permettait à de grands nombres de satellites relativement plus petits (tels que les satellites Globalstar ) soient lancés et contrôlés de manière économique et fiable.

Par conséquent, les problèmes de transfert intercellulaire décrits dans le brevet '307 sont beaucoup plus simples que ceux rencontrés dans le système Globalstar ou les systèmes similaires LEO ou MEO, ou même ceux rencontrés dans les systèmes GEO qui ont des formes de faisceau variant de manière dynamique, ce qui est un autre progrès technologique qui est désormais faisable dans les systèmes satellites. Ce brevet ne s'adresse pas non plus aux services de données en paquets, puisque ceux-ci n'étaient pas largement utilisés au moment du brevet. D'autres brevets qui s'adressent aux services de données en paquets ne s'adressent pas non plus aux systèmes LEO, MEO ou GEO à faisceau dynamique. La présente invention décrit un système satellite à faisceaux multiples LEO, MEO ou GEO qui peut être utilisé pour fournir des services de données en paquets (en plus de la voix) pour les utilisateurs mobiles, qui peut soit initier ou recevoir des communications de données en paquets sur le système, tout en communiquant soit avec un utilisateur fixe soit avec un utilisateur mobile n'importe où dans le monde. C'est par conséquent un objet de la présente invention de fournir un système de communication par satellite amélioré comprenant au moins un satellite utilisant des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs où chacun des utilisateurs dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre en utilisant une combinaison de multiplexage par répartition dans le temps TDM et de codes de bruit pseudo-aléatoires non orthogonaux NOPN et d'intervalles de temps. Un autre objet de la présente invention est de fournir un système satellite amélioré LEO qui fournit des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs en utilisant au moins une passerelle connectée à un réseau téléphonique public commuté PSTN dans lequel chacun desdits terminaux utilisateurs UT dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits UT en utilisant une combinaison de codes NOPN et d'intervalles de temps. Encore un autre objet de la présente invention est de fournir un système de communication par satellite amélioré qui fournit des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs utilisant au moins une passerelle connectée à l'Internet dans lequel chacun des utilisateurs dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits utilisateurs ou terminaux utilisateurs UT en utilisant une combinaison des codes TDM et NOPN dans lesquels chacun desdits utilisateurs dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits utilisateurs en utilisant une combinaison des codes NOPN et des intervalles de temps. Encore un autre objet de la présente invention est de fournir un système satellite amélioré MEO fournissant des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs utilisant au moins une passerelle connectée à un PSTN ou à l'Internet dans lequel chacun desdits utilisateurs dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits utilisateurs en utilisant une combinaison des codes NOPN et des intervalles de temps. Et encore un autre objet de la présente invention est de fournir un système de communication par satellite amélioré qui fournit des faisceaux multiples à une pluralité d'utilisateurs utilisant au moins une passerelle connectée soit à un PSTN ou à l'Internet dans laquelle les utilisateurs dans une bande de fréquences donnée sont distingués les uns des autres en utilisant une combinaison des codes NOPN et des intervalles de temps.

Ces objets de l'invention présente, et d'autres, sont réalisés, en règle générale, en fournissant un système de communication amélioré par satellite utilisant au moins un satellite employant des faisceaux multiples à une pluralité de terminaux d'utilisateur dans lequel une passerelle est utilisée pour se connecter soit à un PSTN soit à l'Internet, communiquant avec un terminal d'utilisateur sur la constellation de sorte que les utilisateurs à l'intérieur d'une gamme de fréquences donnée sont distingués les uns des autres en utilisant une combinaison des codes NOPN et des intervalles de temps. Ainsi, par exemple, dans un mode de réalisation préféré un système de constellation amélioré par satellite LEO est fourni comprenant environ 40 à 48 satellites tels qu'utilisés actuellement dans le système Globalstar , utilisant de multiples faisceaux qui peuvent atteindre une pluralité de terminaux d'utilisateur. Ceci est décrit plus complètement dans le brevet américain numéro 6 272 325. Une passerelle est utilisée connectée soit à un PSTN soit à l'Internet et communiquant avec un terminal d'utilisateur sur la constellation de sorte que chaque utilisateur dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits utilisateurs en utilisant une combinaison des codes TDM et NOPN. Le système décrit ci-dessus utilise des codes NOPN pour desservir des terminaux fixes. Le système comprend le TDM sur la liaison aller à partir d'une passerelle par le satellite jusqu'à l'UT. La transmission de la liaison aller est divisée en trames de données avec des intervalles multiples par trame. Chaque intervalle de temps est alloué à un UT séparé de sorte que les utilisateurs sont distingués les uns des autres au moyen des intervalles de temps dans chaque trame. En se basant sur la localisation de l'utilisateur, la passerelle peut allouer un faisceau spécifique d'un satellite spécifique. Afin de minimiser l'interférence entre deux utilisateurs à qui on alloue le même intervalle de temps dans des faisceaux adjacents, chaque transmission est en outre modulée par un code d'embrouillage qui est un PN, ou bruit pseudo-aléatoire, une séquence uniquement allouée à chaque faisceau. La corrélation croisée entre deux quelconques séquences PN est minimale, de façon à réduire l'interférence entre les faisceaux. Si la localisation d'un utilisateur est couverte par deux satellites différents, la passerelle transmet à ce terminal utilisateur UT sur les deux satellites, et la combinaison de diversité est utilisée dans l'UT pour combiner ces deux signaux et améliorer la performance du taux d'erreur binaire BER.

La puissance attribuée à chaque UT dans chaque intervalle de temps est prédéterminée par la passerelle et est utilisée pour modifier le débit à l'UT lorsque son environnement de propagation change. Cette technique est également désignée dans la technique par HSDPA, ou accès par paquets en liaison descendante haut débit dans la norme terrestre WCDMA, CDMA à bande large. Une variante consiste à utiliser un contrôle de puissance similaire à ce qui est utilisé dans la génération actuelle de Globalstar où le débit UT est maintenu constant et la puissance transmise à l'UT est modifiée selon l'environnement de propagation. La fréquence centrale du signal transmis à chaque UT est ajustée pour pré-compenser l'effet Doppler entre la passerelle et le satellite, minimisant ainsi le temps de recherche et la fenêtre dont l'UT a besoin pour acquérir le signal. Cette technique est couramment utilisée dans le système Globalstar . De manière similaire, le temps des signaux dans chaque intervalle de temps transmis à chaque UT est ajusté par la passerelle en fonction d'une position calculée de chaque UT ; ce calcul peut être effectué soit en incorporant le GPS dans chaque UT, qui informe la passerelle de ses coordonnées, soit par d'autres procédés connus de localisation de la position, tels que les techniques utilisées couramment dans le système Globalstar qui est fondé sur une triangulation utilisant des retards multiples différents des différents satellites. Un signal de contrôle séparé à bande étroite est transmis de la passerelle à chaque UT ayant une fréquence fixe pour tous les UT et est utilisé pour informer les UT en ce qui concerne la fréquence centrale devant être utilisée dans la transmission des signaux de liaison aller dans cette zone de service de la passerelle. Dans la liaison inverse de l'UT au satellite à la passerelle, on alloue à chaque utilisateur un décalage de phase différent d'un code long PN. Ces décalages de phase assurent que la corrélation croisée entre les différents signaux d'utilisateur à la passerelle est minimale. Cette technique est désignée par NOPN dans la présente invention puisque ces codes PN ne sont pas orthogonaux, bien qu'ils aient une corrélation croisée faible. Les transmissions par les multiples satellites sont combinées dans la passerelle comme dans le système actuel Globalstar . Chaque transmission d'un UT se compose d'un préambule court qui est utilisé pour réduire la complexité d'acquisition d'une salve par la passerelle. Chaque préambule identifie tous les utilisateurs transmettant à un débit unique. Le contrôle de la puissance de la liaison inverse peut être réalisé comme dans le système actuel Globalstar , où le débit est fixe et la puissance est modifiée en conséquence pour satisfaire le bilan de liaison, ou en variant le débit et en gardant la puissance UT fixe, ainsi que mentionné pour la liaison aller exposée ci-dessus. Typiquement, ceci présente un compromis qui doit être effectué entre permettre à un plus grand nombre de débits UT d'améliorer la granularité de l'utilisation de la puissance à l'encontre de la complexité du matériel de la passerelle. Dans ce système, le récepteur de la passerelle compense l'effet Doppler de la passerelle au satellite, à partir des positions de satellite connues précisément et pour les positions UT connues moins précisément. Typiquement, pour la liaison aller on alloue à chaque utilisateur un intervalle de temps fixe d'une trame tel qu'un intervalle de 5 ms dans une trame de 40 ms et les différents utilisateurs sont multiplexés par répartition dans le temps, ou TDM, sur une seule fréquence porteuse. Dans la direction de retour, les données provenant des différents UT sont distinguées en utilisant différents intervalles de temps qui peuvent typiquement être longs de 10 ms ; un groupe d'utilisateurs est alloué à un intervalle de temps particulier et à un décalage de phase particulier d'un code pseudo-aléatoire très long, ou code PN. Différents décalages de phase d'un tel code sont utilisés pour augmenter le nombre d'utilisateurs supportés puisque le nombre d'intervalles de temps d'un seul code limiterait le nombre d'utilisateurs qui peuvent être supportés. Ceci décrit la technique conventionnelle désignée en tant que NOPN, ou utilisation de code PN non orthogonal. Tout satellite approprié peut être utilisé dans le système de l'invention présente. Les satellites typiques comprennent des répéteurs à tuyau coudé, des satellites équipés d'une puissance de traitement d'extrémité faible par rapport à ceux qui comprennent des systèmes de traitement de puissance élevée. Toute passerelle appropriée peut être utilisée dans le système de l'invention présente. Les passerelles typiques comprennent la passerelle Globalstar qui est décrite plus complètement dans le brevet américain 6 804 514, figure 2B. La passerelle se compose des sous-systèmes majeurs suivants : a) les émetteurs-récepteurs et les antennes RF associées, qui transmettent des signaux RF à la constellation de satellite et reçoivent des signaux RF de la constellation de satellite. Une passerelle typique pour un système satellite a deux antennes ou plus dont chacune peut poursuivre un des deux ou davantage des satellites visibles de la passerelle. b) Un sous-système de code TDM/NOPN qui module/démodule et étale/désétale les signaux CDMA qui sont transmis/reçus par les émetteurs-récepteurs. c) Un contrôleur de passerelle GC qui est utilisé pour contrôler le fonctionnement de tous les sous-systèmes de la passerelle. d) Un sous-système de traitement en bande de base (BPS) qui traite et transmet les signaux en bande de base entre le sous-système CDMA et un commutateur IS-41 et/ou un commutateur GSM, les deux étant connectés au PSTN et permettent aux appels des utilisateurs de satellite mobile d'être acheminés vers les appelants terrestres, et à partir de ceux-ci, sur le PSTN. e) Un processeur de contrôle d'appel CCP qui gère généralement l'établissement radio et les allocations de canal, avec d'autres fonctions liées à l'appel. Le CCP peut comprendre le registre d'emplacement du visiteur de la passerelle VLR qui permet 1'itinérance entre les passerelles. f) Les passerelles courantes comprennent une interface de système mobile mondial de communications avec les mobiles (GSMI) ou un routeur qui se connecte à l'Internet. Le routeur achemine les paquets de données vers/de l'Internet ou un autre réseau de données en paquets. Le GSMI détecte la présence d'un appel GSM et l'achemine vers le commutateur GSM et permet une itinérance GSM. Les systèmes optimaux n'auraient pas de GSMI. Le signal est reçu à la passerelle MSS et, après une conversion par abaissement de fréquence, une démodulation dans les émetteurs-récepteurs et le système CDMA, et étant par ailleurs traité, est distribué à un système de traitement en bande de base BPS. Le signal après un traitement par le BPS est fourni comme signal de sortie. Ce signal de sortie peut être envoyé vers un commutateur du service mobile MSC, tel qu'un commutateur IS-41 ou un commutateur GSM, qui contient le GSM VLR, ou vers un routeur, ou il peut être fourni directement à l'interface HS/LS dans le système à grande vitesse. En fonction des moyens choisis, le signal est acheminé via un réseau interne ou externe au centre des opérations (également désigné dans la présente demande par centre de contrôle d'utilisateur). Le signal est ensuite traité par le centre des opérations et, en fonction de la nature de l'établissement d'appel désiré, est routé vers le réseau externe pour une interaction avec le fournisseur de supports Media, ou est utilisé autrement dans le centre des opérations. Le centre des opérations peut être colocalisé avec la passerelle, ou il peut être à un emplacement distant et connecté par le réseau externe. Des composants supplémentaires de la passerelle MSS comprennent un processeur de contrôle d'appel CCP qui gère généralement l'établissement de radio et les allocations de canal, parmi d'autres fonctions liées à l'appel. Le CCP peut comprendre la passerelle VLR. Un GSMI détecte la présence d'un appel GSM et achemine l'appel vers le commutateur GSM, permettant la possibilité d'itinérance GSM. Ces différents composants peuvent être compris avec ou dans une unité de serveur sept SS-7 d'un système de signalisation. S'il est présent, l'enregistreur de localisation nominale HLR pourrait faire partie du serveur SS-7. Le contrôleur de la passerelle GC fournit un contrôle global de la passerelle, et cela fournit une interface et contrôle le fonctionnement de l'ensemble d'équipements à grande vitesse.

On notera que si les supports ou les données circulant vers l'utilisateur sont des données de faible vitesse, le signal après le traitement par le centre des opérations est envoyé au système MSS pour une distribution via les satellites à l'UT selon la manière normale du système MSS. La décision logique ou point de savoir quelle voie LS ou HS utiliser peut être située dans le centre des opérations, ou peut être située dans l'interface HS/LS. L'UT peut être utilisé pour la distribution des signaux de poursuite et de contrôle du terminal, ainsi que pour la distribution et la transmission des données de faible vitesse MSS. Le système MSS reçoit des signaux de supervision et de contrôle du centre de contrôle des opérations ou de toute installation externe. En variante, l'UT et le terminal mixte peuvent être contrôlés à partir du système de données HS colocalisé avec la passerelle MSS. Les commandes et d'autres signaux sont envoyés via le système de données de faible vitesse MSS sur les liaisons de contrôle et de supervision. Dans un mode de réalisation différent, les commandes et les autres signaux peuvent être envoyés sur le système à grande vitesse. Comme cela était mentionné ci-dessus, un modem de données en paquets peut également être utilisé, ainsi que plus d'un UT. Les signaux de poursuite sont importants lorsque le terminal mixte est équipé d'antennes de poursuite. Un centre de contrôle des opérations terrestres MSS GOCC fournit des informations sur un réseau de données terrestres GDN quant à quel(s) satellite(s) de la constellation utiliser et pour d'autres paramètres de transmission, tels que la puissance à laquelle transmettre, les fréquences à utiliser, quelle(s) antenne(s) RF doit(doivent) être utilisée(s), etc. Les informations de pointage d'antenne sont envoyées au centre des opérations, qui est de préférence également connecté au GDN. Les informations de poursuite et autres sont envoyées sur les liaisons de contrôle et de supervision à l'UT et, après le traitement, à l'unité en bande de base du terminal mixte. L'unité en bande de base convertit lesinformations pour contrôler les signaux utilisés par l'unité d'informations de poursuite afin de pointer et de poursuivre l'antenne ou les antennes du terminal mixte. Un système de gestion de contrôle et de facturation est également situé dans le système d'équipement de grande vitesse de la passerelle mixte. Le système de facturation et de gestion est connecté de préférence au GOCC via le GDN, mais peut à la place être connecté au système de gestion de la passerelle GMS de la passerelle MSS. Le système de facturation et de gestion totalise l'utilisation du système et fournit les enregistrements des détails de l'appel et d'autres informations de telle sorte que l'utilisateur puisse être facturé de manière appropriée, et pour que le temps d'antenne utilisé puisse être facturé correctement au fournisseur du système. Un contrôle du système est exercé de sorte que les priorités de transmission sont prises en compte. Par exemple, des données à grande vitesse peuvent être restreintes pendant certaines périodes de temps afin de permettre une utilisation du circuit vocal MSS maximum pendant des périodes de trafic vocal élevé. Inversement, davantage de la bande passante MSS peut être attribuée aux services de données à grande vitesse pendant des périodes de demande de trafic de voix/de données MSS plus basses. Dans ce cas les données à grande vitesse peuvent être réparties sur une bande passante plus large, permettant des débits plus élevés. On notera que dans certains modes de réalisation il peut ne pas être nécessaire de partager le spectre intrabande entre les services LS/HS, puisque le spectre adjacent peut être utilisé pour fournir les services HS (et/ou pour fournir les services LS). Le contrôle du fournisseur de la passerelle peut être utilisé à ces fins, ou le contrôle peut être dicté par le GOCC sous la direction de l'opérateur du système. Toute constellation de satellite appropriée peut être utilisée pour mettre en oeuvre le système de l'invention présente. Les constellations de satellite typiques comprennent le LEO, le MEO Satellites en orbite moyenne et le GEO Satellites géostationnaires. La préférée de celles-ci est le satellite en orbite basse LEO qui fournit la réception de signal requise, la fiabilité et la clarté. Tout terminal d'utilisateur peut être utilisé dans le système de l'invention présente. Les terminaux d'utilisateur typiques comprennent des téléphones mobiles, des PDA, des ordinateurs portatifs, des téléphones fixes, des modems de données par satellite, des équipements de voiture, des téléphones d'avion, et n'importe quels dispositifs ou capteurs qui peuvent être interfacés et connectés à l'un quelconque des équipements ci-dessus. Les préférés de ceux-ci sont le téléphone satellite Globalstar GSP 1600, le téléphone satellite Iridium, et similaires. Toute passerelle appropriée peut être utilisée dans le système de l'invention présente. Les passerelles typiques comprennent celles décrites dans les brevets américains du cessionnaire Globalstar 6 775 251, 6 735 440, 6 661 996, 6 253 080, 6 134 423, 6 067 442, 5 918 157, 5 884 142, 5 812 538, 5 758 261, 5 634 190 et 5 592 481. Un des préférés de ceux-ci est la passerelle décrite sur la figure 2B du brevet américain numéro 6 804 514. Les caractéristiques exposées ci-dessus et d'autres de l'invention sont décrites dans la description détaillée de l'invention qui suit lorsqu'elle est lue conjointement aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 est un schéma de principe d'un système de communication par satellite qui est construit et utilisé selon un mode de réalisation actuellement préféré de la présente invention ; la figure 2 est un schéma de principe d'une des passerelles de la figure 1 ; la figure 3A est un schéma de principe du système de communications d'un des satellites de la figure 1 ; la figure 3B illustre une partie d'une séquence de faisceaux qui est associée à un des satellites de la figure 1 ; et la figure 4 est un schéma de principe qui décrit le support d'équipement terrestre d'une télémesure de satellite et des fonctions de contrôle. La figure 1 illustre un mode de réalisation actuellement préféré d'un système de communication par satellite 10 qui est approprié pour une utilisation avec le mode de réalisation actuellement préféré de la présente invention. Avant de décrire la présente invention en détail, une description sera d'abord effectuée du système de communication 10 de sorte qu'on puisse avoir une compréhension plus complète de la présente invention. Le système de communication 10 peut, par conception, être subdivisé en une pluralité de segments 1, 2, 3 et 4. Le segment 1 est désigné par la présente comme un segment spatial, le segment 2 comme un segment d'utilisateur, le segment 3 comme un segment au sol (terrestre), et le segment 4 comme un segment d'infrastructure du système terrestre ; par exemple, une infrastructure téléphonique. Dans le mode de réalisation actuellement préféré de la présente invention il y a un total de 48 satellites dans, par exemple, une orbite terrestre basse LEO de 1 414 km. Les satellites 12 sont distribués dans huit plans d'orbite avec six satellites à égale distance par plan (constellation de Walker). Les plans d'orbite sont inclinés à 52 degrés par rapport à l'équateur et chaque satellite réalise une orbite une fois toutes les 114 minutes. Cette approche fournit une couverture totale sensiblement de la Terre avec, de préférence, au moins deux satellites en vue à n'importe quel moment donné à partir d'un emplacement d'utilisateur particulier entre environ 70 degrés de latitude sud et environ 70 degrés de latitude nord. En tant que tel, un utilisateur peut communiquer vers ou à partir de n'importe quel point sur la surface de la Terre dans une zone de couverture de la passerelle GW 18 vers ou à partir d'autres points sur la surface de la Terre (au moyen du PSTN), via une ou plusieurs passerelle(s) 18 et un ou plusieurs des satellites 12, éventuellement également en utilisant une partie du segment d'infrastructure terrestre 4. On note à ce stade que la description précédente et suivante du système 10 ne représente qu'un mode de réalisation approprié d'un système de communication dans lequel l'enseignement de la présente invention peut trouver une utilisation. C'est-à-dire que les détails spécifiques du système de communication ne doivent pas être lus ou interprétés dans un sens limitatif lors de la pratique de la présente invention. En continuant maintenant la description du système 10, un processus de transfert (transfert intercellulaire) sans coupure entre les satellites 12, et également entre les faisceaux fins individuels des 16 faisceaux fins transmis par chaque satellite (figure 3B), fournit des communications ininterrompues via une combinaison de répartition dans le temps et de décalage de phase des codes PN longs. Les orbites terrestres basses permettent à des terminaux d'utilisateur mobiles ou fixes de faible puissance 13 de communiquer via les satellites 12, dont chacun fonctionne, dans un mode de réalisation actuellement préféré de la présente invention, seulement comme un répéteur à tuyau coudé pour recevoir un signal de trafic de communication (tel que de la parole) d'un terminal d'utilisateur 13 ou d'une passerelle 18, convertir le signal de trafic de communications reçu en une autre de bande de fréquences, et pour ensuite retransmettre le signal converti. C'est-à-dire qu'aucun traitement de signal à bord d'un signal de trafic de communications reçu ne se produit, et que le satellite 12 ne prend conscience d'aucune information qu'un signal de trafic de communications reçu ou transmis peut transiter. De plus, il n'est pas nécessaire d'avoir une liaison ou des liaisons de communication directes entre les satellites 12. C'est-à-dire que chacun des satellites 12 reçoit un signal seulement d'un émetteur situé dans le segment d'utilisateur 2 ou d'un émetteur situé dans le segment au sol 3, et transmet un signal seulement à un récepteur situé dans le segment d'utilisateur 2 ou à un récepteur situé dans le segment au sol 3.

Le segment d'utilisateur 2 peut comprendre une pluralité de types de terminaux d'utilisateur 13 qui sont adaptés pour une communication avec les satellites 12. Les terminaux d'utilisateur 13 comprennent, par exemple, une pluralité de types différents de terminaux d'utilisateur fixes et mobiles comprenant, mais non limités à, des téléphones radios mobiles portatifs 14, des téléphones radios mobiles montés sur un véhicule 15, des dispositifs de type radio messagerie/messagerie électronique 16, et des téléphones radios fixes 14a. Les terminaux d'utilisateur 13 sont fournis de préférence avec des antennes omnidirectionnelles 13a pour une communication bidirectionnelle via un ou plusieurs des satellites 12.

On note que les téléphones radios fixes 14a peuvent utiliser une antenne directionnelle. Ceci est avantageux en ce que cela permet une réduction d'interférence avec une augmentation consécutive du nombre d'utilisateurs qui peuvent être desservis simultanément par un ou plusieurs des satellites 12.

On note en outre que les terminaux d'utilisateur 13 peuvent être des dispositifs d'utilisation double qui comprennent un ensemble de circuits pour communiquer également d'une manière conventionnelle avec un système cellulaire terrestre. En se référant également à la figure 3A, les terminaux d'utilisateur 13 peuvent fonctionner dans un mode bidirectionnel simultané et communiquer via, par exemple, des liaisons RF en bande L (liaison montante ou retour 17b) et des liaisons RF en bande S (liaison descendante ou aller 17a) par des transpondeurs de satellite aller et retour 12a et 12b, respectivement. Les liaisons RF en bande L retours 17b peuvent fonctionner dans une gamme de fréquences de 1,61 GHz à 1,625 GHz, une largeur de bande de 16,5 MHz, et sont modulées avec des signaux vocaux numériques en paquets et/ou des signaux de données selon la technique d'étalement de spectre préférée. Les liaisons RF en bande S allers 17a peuvent fonctionner dans une gamme de fréquences de 2,485 GHz à 2,5 GHz, une largeur de bande de 16,5 MHz. Les liaisons RF allers 17a sont également modulées au niveau d'une passerelle 18 avec des signaux vocaux numériques en paquets et/ou des signaux de données selon une technique d'étalement de spectre. La largeur de bande de 16,5 MHz de la liaison aller est découpée en 13 canaux avec, par exemple, jusqu'à 128 utilisateurs alloués par canal. La liaison retour peut avoir différentes largeurs de bande, et un terminal d'utilisateur donné 13 peut ou peut ne pas être alloué à un canal différent du canal alloué sur la liaison aller. Cependant, lors d'un fonctionnement en mode de réception en diversité sur la liaison retour (réception de deux ou plusieurs satellites 12), on alloue à l'utilisateur le même canal de liaison RF aller et retour pour chacun des satellites. Le segment au sol 3 comprend au moins un mais généralement une pluralité 30 des passerelles 18 qui communiquent avec les satellites 12 via, par exemple, une liaison RF en bande C bidirectionnelle simultanée 19 (liaison aller 19a vers le satellite), (liaison retour 19b à partir du satellite) qui fonctionne dans une gamme de fréquences généralement au-dessus de 3 GHz et de préférence dans la bande C. Les liaisons RF en bande C acheminent de manière bidirectionnelle les liaisons de connexion de communication, et acheminent également les commandes de satellite aux satellites et les informations de télémesure provenant des satellites. La liaison de connexion aller 19a peut fonctionner dans la bande de 5 GHz à 5,25 GHz, tandis que la liaison de connexion retour 19b peut fonctionner dans la bande de 6,875 GHz à 7,075 GHz. Les antennes de liaison de connexion par satellite 12g et 12h sont de préférence des antennes à large couverture qui sous-tendent une zone de couverture terrestre maximum comme vu depuis le satellite LEO 12. Dans le mode de réalisation actuellement préféré du système de communication 10 l'angle sous-tendu d'un satellite LEO donné 12 (en supposant des angles d'élévation de 10 à partir de la surface de la Terre) est d'approximativement 110 . Ceci génère une zone de couverture qui est approximativement de 3 600 miles (5800 kilomètres) de diamètre. Les antennes en bande L et en bande S sont des antennes à faisceaux multiples qui fournissent une couverture dans une région de service terrestre associée. Les antennes en bande L et en bande S 12c et 12d, respectivement, sont de préférence congruentes les unes avec les autres, comme représenté sur la figure 3B. C'est-à-dire que les faisceaux d'émission et de réception provenant de l'engin spatial couvrent la même zone sur la surface de la terre, bien que cette caractéristique ne soit pas critique pour le fonctionnement du système 10. A titre d'exemple, plusieurs milliers de communications bidirectionnelles simultanées peuvent se produire par un satellite donné des satellites 12. Selon une caractéristique du système 10, deux satellites 12 ou plus peuvent chacun acheminer la même communication entre un terminal d'utilisateur donné 13 et une des passerelles 18. Ce mode de fonctionnement, comme décrit en détail ci-dessous, fournit ainsi une combinaison de diversité au niveau des récepteurs respectifs, conduisant à une résistance accrue à l'évanouissement et facilitant la mise en place d'une procédure de transfert intercellulaire sans coupure. Il est indiqué que toutes les fréquences, largeurs de bande et similaires qui sont décrites ici ne sont pas représentatives que d'un système particulier. D'autres fréquences et bandes de fréquences peuvent être utilisées sans aucun changement des principes qui sont traités. A titre de seul exemple, les liaisons de connexion entre les passerelles et les satellites peuvent utiliser des fréquences dans une bande autre que la bande C (approximativement 3 GHz à approximativement 7 GHz), par exemple la bande Ku (approximativement 10 GHz à approximativement 15 GHz) ou la bande Ka (au-dessus d'approximativement 15 GHz). Les passerelles 18 fonctionnent pour couper la charge utile de communications ou les répéteurs 12a et 12b (figure 3A) des satellites 12 au segment d'infrastructure terrestre 4. Les répéteurs 12a et 12b comprennent une antenne de réception en bande L 12c, une antenne d'émission en bande S 12d, un amplificateur de puissance en bande C 12e, un amplificateur à faible bruit en bande C 12f, des antennes en bande C 12g et 12h, une section de conversion de fréquence de bande L à bande C 12i, et une section de conversion de fréquence de la bande C à la bande S 12j. Le satellite 12 comprend également un générateur de fréquence pilote 12k et un équipement de commande et de télémesure 121. On peut faire référence également à ce sujet au brevet américain numéro 5 422 647 par E. Hirshfield et C. A. Tsao, intitulé Mobile Communications 15 Satellite Payload , qui décrit un type de charge utile de satellite de communications qui est approprié pour une utilisation avec l'enseignement de la présente invention. Le segment d'infrastructure terrestre 4 est composé de systèmes terrestres existants et comprend des passerelles de réseau mobile terrestre public (PLMN) 20, 20 des centraux téléphoniques locaux tels que des réseaux téléphoniques publics régionaux RPTN 22 ou d'autres fournisseurs de service téléphonique locaux, des réseaux domestiques longue distance 24, des réseaux internationaux 26, Internet 28 et d'autres RPTN 30. Le système de communication 10 fonctionne pour fournir une communication vocale bidirectionnelle et/ou une communication de données entre le 25 segment d'utilisateur 2 et les téléphones de réseau téléphonique public commuté PSTN 32 et des téléphones non PSTN 32 du segment d'infrastructure terrestre 4, ou d'autres terminaux d'utilisateur de différents types, qui peuvent être des réseaux privés. Un centre de contrôle des opérations par satellite SOCC 36, et un centre de 30 contrôle des opérations terrestres GOCC 38 sont représentés également sur la figure 1 (et également sur la figure 4) comme une partie du segment au sol 3. Une voie de communication, qui comprend un réseau de données terrestres GDN 39 (voir figure 2), est fournie pour interconnecter les passerelles 18 et les TCU 18a, le 29 SOCC 36 et le GOCC 38 du segment au sol 3. Cette partie du système de communication 10 fournit des fonctions de contrôle du système global. La figure 2 représente une des passerelles 18 plus en détail. Chaque passerelle 18 comprend jusqu'à quatre sous-systèmes en bande C RF à double polarisation chacun comprenant une antenne parabolique 40, un mécanisme d'entrainement d'antenne 42 et un socle 42a, des récepteurs de bruit faible 44, et des amplificateurs de puissance élevée 46. Chacun de ces composants peut être situé dans une structure radôme pour fournir une protection l'environnementale. La passerelle 18 comprend en outre des convertisseurs abaisseurs de fréquence 48 et des convertisseurs élévateurs de fréquence 50 pour traiter les signaux porteurs RF reçus et transmis, respectivement. Les convertisseurs abaisseurs de fréquence 48 et les convertisseurs élévateurs de fréquence 50 sont connectés à un sous-système de la bande de base 52 qui, à son tour, est raccordé au réseau téléphonique public commuté (PSTN) par une interface PSTN 54. En option, le PSTN pourrait être évité en utilisant des liaisons de satellite à satellite. Le sous-système en bande de base 52 comprend une unité de sommateur/commutateur de signal 52a, un soussystème émetteur-récepteur de passerelle GTS 52b, un contrôleur GTSC 52c, et un processeur en bande de base 52d. Il comprend également le synthétiseur de fréquence nécessaire 52g et un récepteur GPS 52h. L'interface PSTN 54 comprend un point de commutation de service PSTN SSP 54a, un processeur de contrôle d'appel CCP 54b, un registre d'emplacement du visiteur VLR 54c, et une interface de protocole 54d sur un enregistreur de localisation nominale HLR. Le HLR peut être situé dans la passerelle cellulaire 20 (figure 1) ou, en option, dans l'interface PSTN 54. La passerelle 18 est connectée aux réseaux de télécommunication par une interface normalisée formée par le SSP 54a. La passerelle 18 fournit une interface, et se connecte au PSTN via une interface à débit primaire PRI, ou d'autres moyens appropriés. La passerelle 18 peut en outre fournir une connexion directe à un commutateur du service mobile MSC. La passerelle 18 fournit une signalisation fixe d'ISDN SS-7 au CCP 54b. Du côté de la passerelle de cette interface, le CCP 54b s'interface au processeur en bande de base 52d et donc au sous-système en bande de base 52. Le CCP 54b fournit des fonctions de traduction de protocole pour l'interface hertzienne du système AI. Les blocs 54c et 54d fournissent généralement une interface entre la passerelle 18 et un réseau téléphonique cellulaire externe qui est compatible, par exemple, avec les systèmes cellulaires IS-41 (norme nord américaine, AMPS) ou GSM (norme européenne, MAP) et, en particulier, aux procédés spécifiés pour gérer les abonnés itinérants, c'est-à-dire, les utilisateurs qui appellent en dehors de leur système domestique. La passerelle 18 supporte une authentification du terminal d'utilisateur pour les téléphones du système 10/AMPS et pour les téléphones du système 10/GSM. Dans les zones de service où il n'y a pas d'infrastructure de télécommunications existante, un enregistreur de localisation nominale HLR peut être ajouté à la passerelle 18 et se connecter à l'interface de signalisation SS-7. Un utilisateur établissant un appel à l'extérieur de la zone de service normal de l'utilisateur (un abonné itinérant) est pris en charge par le système 10 s'il est autorisé. Etant donné qu'un itinérant peut se trouver dans n'importe quel environnement, un utilisateur peut utiliser le même équipement de terminal pour établir un appel de n'importe où dans le monde, et les conversions de protocole nécessaires sont effectuées de façon transparente par la passerelle 18. L'interface de protocole 54d est ignorée lorsqu'il n'est pas nécessaire d'effectuer une conversion, par exemple, de GSM à AMPS. Fait partie de l'enseignement de la présente invention le fait de fournir une interface universelle dédiée aux passerelles cellulaires 20, en plus de ou à la place de l'interface conventionnelle A spécifiée pour les centres de commutation du service mobile GSM et les interfaces propres à un constructeur à des centres de commutation du service mobile IS-41. Fait en outre partie de la portée de la présente invention le fait de fournir une interface directement au PSTN, comme indiqué sur la figure 1 comme la voie de signal désignée PSTN-INT. Un contrôle global de la passerelle est fourni par le contrôleur de la passerelle 56 qui comprend une interface 56a vers le réseau de données au sol GDN 39 mentionné ci-dessus et une interface 56b vers un centre de contrôle de fournisseur de services SPCC 60. Le contrôleur de la passerelle 56 est généralement interconnecté à la passerelle 18 par le gestionnaire de station de base BSM 52f et par les contrôleurs RF 43 associés à chacune des antennes 40. Le contrôleur de la passerelle 56 est en outre raccordé à une base de données 62, telle qu'une base de données d'utilisateurs, des données d'éphémérides de satellite, etc., et à une unité E/S 64 qui permet au personnel de service d'avoir accès au contrôleur de passerelle 56. Le GDN 39 est également interfacé de manière bidirectionnelle à une unité de commande et de télémesure TCU 18A (figures 1 et 4). En se référant à la figure 4, la fonction du GOCC 38 est de planifier et de contrôler l'utilisation du satellite par les passerelles 18, et de coordonner cette utilisation avec le SOCC 36. En général, le GOCC 38 analyse les tendances, génère des plans de trafic, attribue le satellite 12 et les ressources du système (telles que, mais non limitées à, des attributions de canal et de puissance), surveille la performance du système global 10, et crée des instructions d'utilisation, via le GDN 39, aux passerelles 18 en temps réel ou à l'avance. Le SOCC 36 fonctionne pour maintenir et surveiller les orbites, pour retransmettre les informations d'utilisation du satellite à la passerelle pour une entrée sur le GOCC 38 via le GDN 39, pour surveiller le fonctionnement global de chaque satellite 12, comprenant l'état des batteries du satellite, pour définir le gain pour les voies de signal RF dans le satellite 12, pour assurer une orientation du satellite optimum par rapport à la surface de la Terre, en plus d'autres fonctions. Comme décrit ci-dessus, chaque passerelle 18 fonctionne pour connecter un utilisateur donné au PSTN à la fois pour signaler des communications de données et/ou vocales et également pour générer une date, via la base de données 62 (figure 2), à des fins de facturation. Les passerelles sélectionnées 18 comprennent une unité de commande et de télémesure TCU 18a pour recevoir des données de télémesure qui sont transmises par les satellites 12 sur la liaison retour 19b et pour transmettre les commandes jusqu'aux satellites 12 via la liaison aller 19a. Le GDN 39 fonctionne pour interconnecter les passerelles 18, le GOCC 38 et le SOCC 36. En général, chaque satellite 12 de la constellation LEO fonctionne pour retransmettre les informations des passerelles 18 aux utilisateurs (liaison aller en bande C 19a à la liaison aller en bande S 17a), et pour retransmettre les informations des utilisateurs aux passerelles 18 (liaison retour en bande L 17b à la liaison retour en bande C 19b). Les données de mise à jour d'éphémérides de satellite sont également communiquées à chacun des terminaux d'utilisateur 13, de la passerelle 18, via les satellites 12. Les satellites 12 fonctionnent également pour retransmettre des informations de signalisation des terminaux d'utilisateur 13 à la passerelle 18, comprenant des requêtes d'accès, des requêtes de changement de puissance, et des requêtes d'enregistrement. Les satellites 12 retransmettent également des signaux de communication entre les utilisateurs et les passerelles 18, et peuvent appliquer la sécurité pour limiter une utilisation non autorisée. En fonctionnement, les satellites 12 transmettent les données de télémesure d'engin spatial qui comprennent les mesures de l'état de fonctionnement du satellite. Le flux de télémesures provenant des satellites, les commandes provenant du SOCC 36, et les liaisons de connexion de communications 19 partagent tous les antennes en bande C 12g et 12h. Pour ces passerelles 18 qui comprennent un TCU 18a, les données de télémesure du satellite reçues peuvent être transmises immédiatement au SOCC 36, ou les données de télémesure peuvent être stockées et transmises ultérieurement au SOCC 36 plus tard, typiquement à la demande du SOCC. Les données de télémesure, transmises immédiatement ou stockées et transmises ultérieurement, sont envoyées sur le GDN 39 comme messages en paquets, chaque message en paquets contenant une seule trame de télémesure élémentaire. Si plus d'un SOCC 36 fournit un support au satellite, les données de télémesure sont acheminées à tous les SOCC.

Le SOCC 36 a plusieurs fonctions d'interface avec le GOCC 38. Une fonction d'interface représente l'information de position d'orbite, dans laquelle le SOCC 36 fournit des informations orbitales au GOCC 38 de sorte que chaque passerelle 18 puisse poursuivre précisément jusqu'à quatre satellites qui peuvent être en vue de la passerelle. Ces données incluent des tables de données qui sont suffisantes pour permettre aux passerelles 18 de développer leurs propres listes de contact de satellite, en utilisant des algorithmes connus. Le SOCC 36 ne doit pas nécessairement connaître les plans de poursuite de la passerelle. Le TCU 18a recherche la bande de télémesure descendante et identifie uniquement le satellite qui est poursuivi par chaque antenne avant la propagation des commandes.

Une autre fonction de l'interface représente des informations de l'état du satellite qui sont reportées du SOCC 36 au GOCC 38. Les informations de l'état du satellite comprennent à la fois la disponibilité du satellite/répéteur, l'état de la batterie et les informations orbitales et intègrent, en général, toutes limitations liées au satellite qui empêcheraient l'utilisation de tout ou partie d'un satellite 12 à des fins de communications. Ainsi, par exemple, dans un mode de réalisation préféré un système de constellation amélioré LEO par satellite est fourni comprenant approximativement 40 à 48 satellites comme utilisés actuellement dans le système Globalstar , utilisant des faisceaux multiples qui peuvent atteindre une pluralité de terminaux d'utilisateur. Ceci est décrit plus complètement dans le brevet américain numéro 6 272 325 qui est mentionné ici. Une passerelle est utilisée connectée soit à un PSTN soit à l'Internet et communiquant avec un terminal d'utilisateur sur la constellation de sorte que chaque utilisateur dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits utilisateurs en utilisant une combinaison des codes TDM et NOPN. Le système décrit par la présente utilise des codes NOPN pour desservir les terminaux fixes. Le système comprend le TDM sur la liaison aller d'une passerelle par le satellite à l'UT. La transmission de liaison aller est divisée en trames de données avec des intervalles multiples par trame. Chaque intervalle est alloué à un UT séparé de sorte que les utilisateurs sont distingués les uns des autres au moyen des intervalles de temps dans chaque trame. A partir de l'emplacement de l'utilisateur, la passerelle peut allouer un faisceau spécifique d'un satellite particulier. Afin de minimiser l'interférence entre deux utilisateurs à qui on alloue le même intervallede temps dans des faisceaux adjacents, chaque transmission est en outre modulée par un code d'embrouillage qui est un PN, ou un bruit pseudo-aléatoire, séquence uniquement allouée à chaque faisceau. La corrélation croisée entre deux quelconques de ces séquences PN est minimale, de façon à réduire l'interférence entre les faisceaux. Si la localisation d'un utilisateur est couverte par deux satellites différents, la passerelle transmet à cet UT sur les deux satellites, et une combinaison de diversité est utilisée dans l'UT pour combiner ces deux signaux et améliorer la performance du taux d'erreur binaire BER. La puissance attribuée à chaque UT dans chaque intervalle de temps est prédéterminée par la passerelle et est utilisée pour varier le débit à l'UT lorsque son environnement de propagation change. Cette technique est également désignée dans l'art en tant que HSDPA, ou accès par paquets en liaison descendante haut débit dans le standard terrestre WCDMA, ou CDMA à large bande. Une variante consiste à utiliser un contrôle de puissance similaire à ce qui est utilisé dans la génération actuelle de Globalstar où le débit d'UT est maintenu constant et la puissance transmise à l'UT est modifiée selon l'environnement de propagation. La fréquence centrale du signal transmis à chaque UT est ajustée pour pré-compenser l'effet Doppler entre la passerelle et le satellite, minimisant ainsi le temps de recherche et la fenêtre dont l'UT a besoin pour acquérir le signal. Cette technique est couramment utilisée dans le système Globalstar . De la même façon, le temps des signaux dans chaque intervalle de temps transmis à chaque UT est ajusté par la passerelle à partir d'une position calculée de chaque UT ; ce calcul peut être effectué soit en incorporant le GPS dans chaque UT, qui informe la passerelle de ses coordonnées, soit par d'autres procédés connus d'emplacement de la position, tels que les techniques utilisées actuellement dans le système Globalstar qui est basé sur une triangulation utilisant des délais multiples différents provenant des différents satellites. Un signal de contrôle séparé à bande étroite est transmis de la passerelle à chaque UT ayant une fréquence fixe pour tous les UT et est utilisé pour informer les UT quant à la fréquence centrale devant être utilisée dans la transmission des signaux de liaison aller dans cette zone de service de la passerelle. Dans la liaison inverse (retour) de l'UT au satellite à la passerelle, on alloue à chaque utilisateur un décalage de phase différent d'un code PN long. Ces décalages de phase assurent que la corrélation croisée entre les différents signaux d'utilisateur à la passerelle est minimale. Cette technique est désignée par NOPN dans la présente invention puisque ces codes PN ne sont pas orthogonaux, bien qu'ils aient une corrélation croisée faible. Les transmissions par des satellites multiples sont combinées dans la passerelle comme dans le système Globalstar actuel. Chaque transmission à partir d'un UT se compose d'un court préambule qui est utilisé pour réduire la complexité de l'acquisition de salve à la passerelle. Chaque préambule identifie tous les utilisateurs transmettant à un débit unique. Le contrôle de puissance de la liaison inverse peut être réalisé comme dans le système Globalstar actuel, où le débit est fixe et la puissance est modifiée si nécessaire pour satisfaire le bilan de liaison, ou en variant le débit et en maintenant la puissance d'UT fixe, ainsi que mentionné pour la liaison aller exposée ci-dessus. Typiquement, ceci présente un compromis qui doit être fait entre permettre à un grand nombre de débits d'améliorer la granularité de l'utilisation de puissance vis-à-vis de la complexité du matériel dans la passerelle. Dans ce système, le récepteur de la passerelle compense l'effet Doppler de la passerelle au satellite à partir des positions de satellite connues précisément et pour les localisations d'UT connues moins précisément. Typiquement, pour la liaison aller on alloue à chaque utilisateur un intervalle de temps fixe d'une trame tel qu'un intervalle de 5 ms dans une trame de 40 ms et les différents utilisateurs sont multiplexés par répartition dans le temps, ou TDM, sur une seule fréquence porteuse. Dans la direction retour, les données des différents UT sont distinguées en utilisant des intervalles de temps différents qui peuvent être typiquement longs de 10 ms ; un groupe d'utilisateurs est alloué à un intervalle de temps particulier et à un décalage de phase particulier d'un code pseudo-aléatoire très long, ou code PN. Différents décalages de phase d'un tel code sont utilisés pour augmenter le nombre d'utilisateurs supportés puisque le nombre d'intervalles de temps d'un seul code limiterait le nombre d'utilisateurs qui peuvent être supportés. Ceci décrit la technique conventionnelle désignée en tant que NOPN, ou utilisation de code PN non orthogonal. Bien que la présente invention ait été décrite particulièrement par rapport à certains composants dans son mode de réalisation préféré, on comprendra que l'invention n'est pas limitée à ces composants particuliers décrits dans les modes de réalisation préférés, ou à la séquence d'utilisation ou aux procédés de traitement des composants. Au contraire, elle prévoit de couvrir toutes les variantes, modifications, et équivalents qui peuvent être inclus dans l'esprit et la portée de l'invention définie par les revendications jointes.

De plus, d'autres composants peuvent être utilisés dans le système de l'invention présente comme revendiqué ainsi que les variations et alternatives des composants décrits et revendiqués avec des résultats similaires concernant le fonctionnement et la fonction du système de l'invention présente. En particulier, la portée de l'invention prévoit de comprendre, par exemple des satellites géostationnaires GEO équipés d'une formation de faisceau dynamique qui augmente davantage la performance du système, ou équipés d'un routeur à canal numérique DCR ou utilisant des techniques de passerelle virtuelle comme exposé dans le brevet américain numéro 6 735 440, spécialement sur les figures 15B-C.

Ceci peut être combiné à une formation reconfigurable d'un faisceau ou à la formation d'un faisceau dynamique. 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 5 d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Système de communication par satellite (10) comprenant : au moins un satellite (12) qui fournit des faisceaux multiples ; une pluralité de terminaux utilisateurs UT ; et au moins une passerelle (18) connectée à un réseau téléphonique public commuté PSTN et communiquant avec ledit au moins un UT sur au moins un satellite (12) dans lequel chacun desdits UT dans une bande de fréquences donnée est distingué d'un autre desdits UT en utilisant une combinaison de codes TDM et NOPN et d'intervalles de temps.

2. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 1, dans lequel lesdits codes TDM et lesdits codes NOPN sont implantés dans une liaison aller (19a) et retour (19b).

3. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 2, dans lequel 15 ladite liaison aller (19a) comprend des codes TDM et ladite liaison (19b) retour utilise des codes NOPN et des intervalles de temps pour distinguer les utilisateurs.

4. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit système satellite (10) comprend un système de constellation de satellites en 20 orbite basse LEO.

5. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit système satellite (10) comprend un système de constellation de satellites en orbite moyenne MEO.

6. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit système satellite (10) comprend un système de constellation de satellites géostationnaires GEO. 30

7. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 4, dans lequel lesdits codes TDM et NOPN sont utilisés dans une liaison aller (19a) et retour (19b). 25

8. Système de communication par satellite (10) selon les revendications 2 et 4, dans lequel ladite liaison aller (19a) comprend des codes TDM et ladite liaison retour (19b) utilise des codes NOPN et des intervalles de temps.

9. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 5, dans lequel lesdits codes TDM et lesdits codes NOPN et les intervalles de temps sont implantés dans une liaison aller (19a) et retour (19b). 10

10. Système de communication par satellite 10 selon les revendications 2 et 5, dans lequel ladite liaison aller (19a) comprend des codes TDM et ladite liaison retour (19b) utilise des codes NOPN et des intervalles de temps.

11. Système de communication par satellite (10) selon la revendication 6, dans lequel 15 lesdits codes TDM et lesdits codes NOPN et les intervalles de temps sont implantés dans une liaison aller (19a) et retour (19b).

12. Système de communication par satellite (10) selon les revendications 2 et 6, dans lequel ladite liaison aller (19a) comprend des codes TDM et ladite liaison retour (19b) 20 comprend des codes NOPN et des intervalles de temps.5