FR2942090A1

FR2942090A1 - Reseau de telecommunication

Info

Publication number: FR2942090A1
Application number: FR0950854A
Authority: FR
Inventors: Antonio Arcidiacono; Daniele Vito Finocchiaro
Original assignee: Eutelsat SA
Current assignee: Eutelsat SA
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-11
Also published as: US9118383B2; PT2396910E; RU2539325C2; WO2010092011A1; EP2396910B1; FR2942090B1; US20120034915A1; PL2396910T3; RU2011137000A; EP2396910A1; ES2422172T3; DK2396910T3

Abstract

La présente invention concerne un réseau (100) pour l'établissement de liaisons RF entre au moins une station terrestre principale (102) reliée à un centre NOC (105) et des terminaux terrestres (106) via un satellite multifaisceaux (103). Le réseau (100) est composé en outre d'une zone de couverture composée d'une pluralité de cellules dans lesquelles sont localisés les terminaux (106), chaque cellule étant associée à au moins un faisceau de liaison avec le satellite auquel est attribuée une bande de fréquences. Le centre NOC (105) comporte des moyens (108) pour déterminer des paramètres d'émission caractéristiques de la position des terminaux dans la zone de couverture, dits moyens d'optimisation, les paramètres couvrant l'ensemble de la zone de couverture et des moyens (107, LMA, LDA) pour transmettre à chacun desdits terminaux (106) l'ensemble de paramètres. Chacun des terminaux (106) comporte des moyens (112) de mémorisation d'au moins une partie de l'ensemble des paramètres, des moyens (113) pour déterminer sa position géographique dans la zone de couverture et des moyens (114) pour déterminer à partir des paramètres et de sa position géographique les paramètres d'émission à utiliser.

Description

Réseau de télécommunication

La présente invention concerne un réseau de télécommunication pour l'établissement de liaisons radiofréquences entre au moins une station terrestre principale reliée à un centre d'exploitation du réseau et des terminaux terrestres via un satellite de télécommunication multifaisceaux. Ce type de satellite permet l'utilisation de plusieurs faisceaux à bord du satellite pour couvrir des zones géographiques ou cellules, au lieu d'un seul faisceau large. De tels satellites multifaisceaux permettent d'établir plusieurs liaisons radiofréquences occupant une même bande de fréquence sur des faisceaux différents. Dans le cas de système de télécommunication satellitaire large bande ( broadband en anglais) à haut débit, le satellite est utilisé de façon bidirectionnelle, c'est-à-dire à la fois pour : - relayer des données émises par une station terrestre principale (reliée à un centre d'exploitation du réseau ou NOC Network Operating Center ) vers une pluralité de terminaux terrestres : cette première liaison de type point à multipoints constitue la voie aller ( forward link en anglais) ; - relayer vers la station terrestre principale les données émises par les terminaux terrestres : cette deuxième liaison, de type multipoints à point, constitue la voie retour ( return link en anglais). Un exemple d'un tel réseau 1 de télécommunication multifaisceaux est illustré en figure 1. Ce réseau 1 comporte : - une pluralité de stations terrestres principales 2 telles que des passe- relles de communication ( gateway en anglais) ; - un centre NOC 5 ; - une pluralité de terminaux terrestres 6 ; - un satellite multifaisceaux 3.

Les stations terrestres principales 2 (également appelée stations cen- trales par la suite) sont reliées au centre NOC 5 (typiquement via Internet).

Le centre NOC 5 est un système de gestion du réseau qui permet à l'exploitant de surveiller et de contrôler tous les composants du réseau. En voie retour, des signaux sont envoyés vers le satellite multifaisceaux 3 sur une liaison montante LM par les terminaux terrestres 6. Les si- gnaux envoyés par les terminaux terrestres 6 sont ensuite traités au niveau de la charge utile du satellite 3 qui les amplifie, les dérive à une fréquence, généralement inférieure, puis les retransmet à partir de la ou des antennes satellitaires sur une liaison descendante LD sous la forme d'une pluralité de faisceaux vers les stations terrestres 2.

La voie aller des stations terrestres 2 vers les terminaux terrestres 6 fonctionne de manière identique avec une direction de communication in-verse. La zone de couverture dans laquelle se trouvent les terminaux terrestres est décomposée en zones de couvertures élémentaires ou cellules.

Chaque cellule est associée à au moins un faisceau du satellite multifais- ceaux. Le réseau 1 tel que représenté en figure 1 utilise une technique dite de réutilisation des fréquences : cette technique permet d'utiliser une même plage de fréquences plusieurs fois dans le même système satellitaire afin d'accroître la capacité totale du système sans augmenter la bande passante attribuée. On connaît des schémas de réutilisation de fréquences, dits schémas de couleur, faisant correspondre une couleur à chacun des faisceaux du satellite. Ces schémas de couleur sont utilisés pour décrire l'attribution d'une pluralité de bandes de fréquences aux faisceaux du satellite en vue de transmissions radiofréquences à réaliser dans chacun de ces faisceaux. Dans ces schémas, chaque couleur correspond à une de ces bandes de fréquences. Ces satellites multifaisceaux permettent par ailleurs d'émettre et de recevoir des transmissions polarisées : la polarisation peut être linéaire (dans ce cas les deux sens de polarisation sont respectivement horizontal et vertical) ou circulaire (dans ce cas les deux sens de polarisation sont respectivement circulaire gauche ou circulaire droit).

Une telle configuration est cependant susceptible de poser quelques difficultés. Typiquement, dans le cas de liaison de communication montante entre un terminal terrestre et le satellite multifaisceaux, le satellite dessert la totalité de la zone de couverture qui inclut une pluralité de cellules de base. Chacune des cellules est illuminée individuellement par un faisceau d'antenne de l'antenne à faisceaux multiples sur le satellite. Une bande de fréquence est associée à chaque cellule et, au sein de chaque bande de fréquence, de nombreux canaux de fréquences différents sont disponibles pour les terminaux terrestres fonctionnant dans ces cellules. Un terminal terrestre d'une première cellule fonctionne donc sur un slot ou canal de la bande de fréquence associée à ladite première cellule. On notera que dans le cas d'une utilisation d'un système de codage des transmissions basé sur l'étalement de spectre du type à accès multiple par répartition en code CDMA ( Code Division Multiple Access en anglais), les terminaux d'une même cellule peuvent utiliser un seul et même canal. Le terminal utilisateur fonctionne également dans un intervalle de temps particulier pour le canal utilisé. La liaison montante partant du terminal utilisateur est dirigée dans le faisceau principal de l'antenne multifais- ceaux qui dessert la cellule. Ce faisceau principal comporte également de multiples lobes latéraux. En conséquence, une interférence de canal commun peut également être transmise par le terminal terrestre vers des lobes latéraux d'un autre faisceau desservant une autre cellule utilisant la même bande de fréquence. Ce phénomène d'interférence croisée entre cellules s'explique par le fait que l'antenne multifaisceaux ne peut contrôler parfaitement ses caractéristiques de réception. Le signal d'interférence qui arrive au niveau des lobes latéraux, même à un niveau de puissance inférieur au niveau de puissance du signal principal, constitue une interférence entraînant une dégradation du signal.

Une solution connue permettant de réduire ce phénomène d'interférences croisées entre cellules est décrit dans le document de brevet EP0999662. Selon ce document, avant de transmettre, le terminal utilisateur envoie une requête de service vers le centre NOC. Ce dernier dispose d'une base de données utilisateur comportant différents paramètres. A chaque fois que le NOC reçoit une requête d'un terminal utilisateur, il détermine pour ce terminal utilisateur un paramètre d'émission (typiquement le slot de fréquence et le slot temporel sur lequel le terminal va émettre) puis il transmet ce paramètre d'émission au terminal utilisateur. Une telle solution selon l'art antérieur présente cependant deux inconvénients majeurs. Premièrement, le procédé tel que décrit dans le document EP0999662 implique nécessairement que le terminal ouvre une connexion avec le NOC (via l'envoi d'une requête) pour l'informer qu'il souhaite établir une communication et pour obtenir le paramètre d'émission. L'envoi de cette requête induit donc un délai supplémentaire qui peut s'avérer préjudiciable. Par ailleurs, ce procédé entraîne de fait l'utilisation d'une partie de la bande de fréquence disponible pour l'envoi des requêtes. Cette utilisation de la bande est indépendante du type de communication que le terminal cherche à établir. Ainsi, en particulier pour des terminaux transmettant des mes-sages de tailles réduites mais avec une fréquence élevée, le procédé va induire une occupation importante et inacceptable de la capacité en bande passante. C'est par exemple le cas de terminaux fixes du type POS Point Of Sale qui transmettent des messages peu volumineux mais avec une fréquence de transmission importante ou de terminaux mobiles envoyant des messages textes (emails ou SMS). Dans ce contexte, la présente invention vise à fournir un réseau de télécommunication pour l'établissement de liaisons radiofréquences entre au moins une station terrestre principale reliée à un centre d'exploitation dudit réseau et des terminaux terrestres via un satellite de télécommunication multifaisceaux, ledit réseau permettant de réduire les interférences croisées tout en évitant une consommation importante de la bande de fréquence disponible et en réduisant les délais de traitement.

A cette fin, l'invention propose un réseau de télécommunication pour l'établissement de liaisons radiofréquences entre au moins une station terrestre principale reliée à un centre d'exploitation dudit réseau et des termi- naux terrestres via un satellite de télécommunication à plusieurs faisceaux, dit satellite multifaisceaux, ledit réseau comportant : - un satellite multifaisceaux, - au moins une station terrestre principale, - un ensemble de terminaux terrestres, - une zone de couverture composée d'une pluralité de cellules dans lesquelles sont localisés lesdits terminaux terrestres, chaque cellule étant associée à au moins un faisceau de liaison avec ledit satellite auquel est attribuée une bande de fréquences, - un centre d'exploitation dudit réseau relié à ladite station terrestre principale, ledit réseau étant caractérisé en ce que ledit centre d'exploitation comporte : - des moyens pour déterminer à chaque instant des paramètres d'émission caractéristiques de la position desdits terminaux terrestres dans ladite zone de couverture, dits moyens d'optimisation, lesdits paramètres d'émission couvrant l'ensemble de ladite zone de couverture, - des moyens pour transmettre à chacun desdits terminaux terrestres l'ensemble de paramètres d'émission déterminés par lesdits moyens d'optimisation, chacun desdits terminaux terrestres comportant : - des moyens pour déterminer sa position géographique dans ladite zone de couverture, - des moyens de mémorisation d'au moins une partie dudit ensemble de paramètres d'émission, - des moyens pour déterminer les paramètres d'émission à utiliser par ledit terminal terrestre à partir de ladite partie mémorisée dudit en- semble de paramètres d'émission et de ladite position géographique.

On entend par terminal terrestre un terminal qui peut être fixe, trans- portable ou mobile.

On entend par station terrestre principale ( gateway en anglais) toute station centrale telle qu'une passerelle de communication terrestre reliée au centre d'exploitation, typiquement via une dorsale Internet. On entend par centre d'exploitation un centre NOC Network Opera- ting Center qui constitue un système de gestion du réseau qui permet à l'exploitant de surveiller et de contrôler tous les composants du réseau. Grâce à l'invention, le centre d'exploitation NOC réalise une optimisation des performances globales du réseau pour l'ensemble de la zone de couverture (typiquement en réduisant au plus les interférences croisées en- tre les cellules de la zone de couverture). Le NOC dispose ainsi d'une cartographie des paramètres d'émission optimisés (i.e. l'ensemble de paramètres d'émission) pour l'ensemble de la zone de couverture. Cette cartographie comprend notamment un plan d'assignation des fréquences (ainsi que d'autres paramètres) à utiliser par les terminaux. Le NOC transmet ensuite cette cartographie à tous les terminaux terrestres du réseau selon l'invention, en utilisant préférentiellement une transmission unique en broadcast (diffusion simultanée à tous les terminaux). La cartographie est mise à jour régulièrement selon les variations des conditions de fonctionnement du réseau.

Chaque terminal terrestre reçoit cette cartographie qui est stockée dans les moyens de mémorisation du terminal et mise à jour à chaque nouvelle transmission par le NOC. Pour minimiser la quantité de stockage nécessaire, le terminal peut stocker seulement la partie de cartographie qui lui est nécessaire (typiquement la partie correspondant à sa position actuelle et les environs de cette position). Lorsque le terminal veut envoyer un message, il commence par localiser sa position via des moyens utilisant par exemple un système GPS; des moyens logiciels lui permettent de déterminer, à partir de sa position et de la cartographie stockée, les paramètres d'émission (bande de fréquence, canal de fréquence au sein de cette bande, polarisation, slot de temps, modulation, code,...) à utiliser pour envoyer ce message. Contrairement au réseau connu, le terminal n'a donc pas besoin d'envoyer une requête au NOC pour obtenir ses paramètres d'émission.

Le réseau selon l'invention peut également présenter une ou plu-sieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - lesdits paramètres d'émission sont déterminés par lesdits moyens d'optimisation pour réduire les interférences croisées entre lesdites cellules ; - lesdits moyens pour déterminer la position géographique dans ladite zone de couverture des terminaux mobiles parmi ledit ensemble de terminaux terrestres sont choisis parmi les moyens suivants : o des moyens utilisant un système de positionnement satellitaire (GPS, EGNOS, Galileo,...); o des moyens de positionnement utilisant des points d'accès sans fil (WIFI, WiMax,...); o des moyens de positionnement basés sur une ou plusieurs sta- tions de base du type cellulaire (GSM, UMTS,...); o des moyens absolus de positionnement tels que la mesure du champ magnétique terrestre ou de la puissance de stations ra- dio connues ; o des moyens relatifs de positionnement tels qu'un système de positionnement inertiel ; - lesdits moyens pour déterminer la position géographique dans ladite zone de couverture sont tels qu'ils permettent au dit terminal terrestre de déterminer sa position avec une précision inférieure d'un ordre de grandeur à la dimension de la cellule dans laquelle se situe le termi- nal terrestre ; - lesdits moyens d'optimisation déterminent périodiquement lesdits paramètres d'émission ; - la période de mise à jour est comprise entre 1 et 1440 minutes selon la rapidité de changement de l'état du réseau; - la mise à jour périodique est réalisée en prenant en considération l'état dudit réseau à partir d'informations obtenues en temps réel sur la position des terminaux dans ladite zone de couverture ; - au moins une cellule est associée à au moins deux faisceaux de liai-son avec ledit satellite, une bande de fréquence étant attribuée à chacun desdits deux faisceaux, de sorte que lesdits moyens d'optimisation déterminent la bande de fréquence à utiliser au sein de ladite cellule de façon à réduire les interférences croisées entre les cellules formant la zone de couverture ; - lesdits moyens d'optimisation comportent des moyens pour déterminer, à chaque mise à jour, pour chaque zone de couverture, le canal de fréquence à utiliser par les terminaux en fonction de leur position dans ladite zone de couverture, chaque bande de fréquence étant décomposée en canaux de fréquence ; - lesdits moyens d'optimisation comportent des moyens pour déterminer, à chaque mise à jour, le type de modulation à utiliser par les terminaux en fonction de leur position dans ladite zone de couverture ; - le réseau selon l'invention comporte une pluralité de stations terrestres principales, chaque station terrestre principale étant reliée au dit centre d'exploitation dudit réseau ; - lesdits moyens d'optimisation déterminent un groupe de paramètres d'émission acceptables pour chacune des positions géographiques ; - lesdits moyens pour déterminer les paramètres d'émission à utiliser par ledit terminal terrestre sélectionnent les paramètres d'émission à utiliser selon une distribution de probabilité, dans le groupe des paramètres acceptables pour ledit terminal; - lesdits moyens pour déterminer les paramètres d'émission à utiliser par ledit terminal terrestre sélectionnent les paramètres d'émission à utiliser selon les propres limitations dudit terminal terrestre, dans le groupe des paramètres acceptables pour ledit terminal; - ledit groupe est déterminé à partir de ladite position géographique dudit terminal terrestre par lesdits moyens pour déterminer les para- mètres d'émission ; - lesdits paramètres d'émission sont déterminés par lesdits moyens d'optimisation en tenant compte de facteurs tels que : o l'intermodulation entre différentes bandes de fréquence à bord du satellite ; o la sensibilité mesurée de l'antenne du satellite pour chaque couverture ; - lesdits moyens de mémorisation dudit terminal terrestre mémorisent l'ensemble des paramètres d'émission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clai- rement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nul- lement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un réseau à configuration multifaisceaux; - la figure 2 est une représentation schématique simplifiée d'un réseau selon l'invention ; - la figure 3 représente une zone de couverture composée d'une plura- lité de cellules ; - la figure 4 représente la zone de couverture de la figure 3 avec un premier plan de fréquences ; - la figure 5 représente la zone de couverture de la figure 3 avec un second plan de fréquences.

Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence. La figure 1 a déjà été décrite plus haut en référence au rappel de l'état de la technique. La figure 2 est une représentation schématique simplifiée d'un réseau 100 selon l'invention. Ce réseau 100 comporte : - une pluralité de stations terrestres principales 102 telles que des passerelles de communication terrestre ( gateway en anglais) ; - un centre NOC 105 ; - une pluralité de terminaux terrestres 106 qui peuvent être des terminaux mobiles mais aussi des terminaux fixes (à titre d'illustration, un seul terminal terrestre 106 est ici représenté); - un satellite multifaisceaux 103.

Le terminal terrestre 106 est équipé : - d'une antenne 110, - d'un système 113 de positionnement GPS Global Positioning System lui permettant à tout moment de connaître sa position via des liaisons LGPS avec des satellites 109, - d'un modem 111 lui permettant de transmettre et recevoir des don-nées lors d'échanges avec le satellite multifaisceaux 103 ; - de moyens 112 de mémorisation (base de données) ; - de moyens 114 de gestion ; - des moyens d'interface 115 d'entrée/sortie (clavier, haut-parleur,...). Les moyens 114 de gestion comportent typiquement un microprocesseur commandé par des programmes situés dans une mémoire de pro-gramme. La mémoire de programmes est notamment destinée à la gestion des différentes opérations à exécuter pour mettre en oeuvre différentes fonc- tionnalités du terminal 106. Elle comporte plusieurs moyens logiciels (i.e. applications) dont certains sont dédiés à la mise en oeuvre de l'invention. Dans d'autres exemples de réalisation, ces moyens logiciels pourraient être remplacés par des circuits électroniques spécifiques. Les stations terrestres principales 102 (également appelée station centrale) sont reliées au centre NOC 105, typiquement via une dorsale Internet. En voie retour, des signaux sont envoyés vers le satellite multifaisceaux 103 sur une liaison montante LMR par les terminaux terrestres 106. Les signaux envoyés par les terminaux terrestres 106 sont ensuite traités au niveau du satellite 103 qui, via sa charge utile, les amplifie, les dérive à une fréquence appropriée puis les retransmet à partir de la ou des antennes satellitaires sur une liaison descendante LDR sous la forme d'un faisceau ou d'une pluralité de faisceaux vers les stations terrestres 102. La voie aller incluant les liaisons montante LMA et descendante LDA des stations terrestres 102 vers les terminaux terrestres 106 fonctionne de manière identique avec une direction de communication inverse. La zone de couverture dans laquelle se trouvent les terminaux terrestres est décomposée en zones de couvertures élémentaires ou cellules.

La configuration du réseau 100 selon l'invention tel que représenté en figure 2 utilise une technique dite de réutilisation des fréquences : cette technique permet d'utiliser une même plage de fréquences plusieurs fois dans le même système satellitaire afin d'accroître la capacité totale du sys- tème sans augmenter la bande passante attribuée. Pour chaque cellule, il est possible d'utiliser au moins une bande de fréquence correspondant à une partie de la bande passante disponible. Chaque bande de fréquence est associée à un faisceau du satellite multifaisceaux. Chaque bande de fréquence peut être décomposée en une plu- ralité de canaux de fréquences. Un terminal terrestre 106 va utiliser un canal de fréquence pour émettre ; ce même terminal 106 va également fonctionner dans un intervalle de temps (slot temporel) particulier. Selon l'invention, le centre NOC 105 comporte des moyens 108 pour déterminer une cartographie de la zone de couverture avec une détermina- tion des paramètres d'émission caractéristiques de la position des terminaux terrestres dans la zone de couverture. Ces moyens 108 de détermination seront désignés par la suite par le terme moyens d'optimisation . Les paramètres d'émission incluent typiquement la bande de fréquence, le canal de fréquences, le slot temporel et le type de modulation ou code à utiliser par les terminaux en fonction de leur position dans la zone de couverture. La cartographie est globale ; en d'autres termes, elle inclut les paramètres d'émission pour l'ensemble de la zone de couverture : ces paramètres d'émission sont déterminés par les moyens d'optimisation 108 de façon à réduire les interférences croisées entre les cellules et maximiser les perfor- mances du système. On notera que plusieurs jeux de paramètres peuvent être acceptables pour une même localisation. Typiquement une cartographie initiale (nous reviendrons sur ce point par la suite en référence aux figures 4 et 5) est fournie aux moyens d'optimisation 108. La cartographie est transmise à l'ensemble des termi- naux terrestres 106 du réseau 100 puis est mémorisée par chacun des terminaux terrestres 106 dans ses moyens 112 de mémorisation. Dès lors, lorsqu'un terminal 106 veut établir une connexion, il commence par localiser sa position via son système 113 de positionnement GPS. Les moyens 114 de gestion du terminal 106 comportent une application logicielle permettant de déterminer, à partir de sa position et de la cartographie stockée, les paramètres d'émission (bande de fréquence, canal de fréquence au sein de cette bande, slot de temps, modulation, polarisation, niveau, code, FEC, ...) à utiliser pour établir cette connexion, en choisissant parmi les paramètres possibles définis par la cartographie. En cas de pluralité de jeux de paramètres acceptables, le choix, parmi les paramètres acceptables, peut être fait en fonction de limitations du terminal tels que le type de terminal, le type de message qui va être envoyé, et/ou de façon aléatoire selon une distribution de probabilité appropriée (éventuellement envoyée par le NOC 105 avec la cartographie). Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les moyens 108 d'optimisation déterminent une nouvelle cartographie basée sur les données en temps réel collectées à partir des stations terrestres principales 102, lesdites données concernant la position courante des terminaux terrestres au sein du réseau. Lorsqu'une mise à jour de la cartographie est réalisée par les moyens d'optimisation 108, la cartographie mise à jour est transmise à l'ensemble des terminaux terrestres 106. La période de mise à jour est typiquement comprise entre une minute et plusieurs heures selon la rapidité de changement de l'état du réseau. En absence de mise à jour de la cartographie, l'ancienne cartographie est toutefois envoyée en carrousel au bénéfice des terminaux qui n'étaient pas à l'écoute auparavant (terminaux éteints, ou en absence de réception satellitaire). Les moyens 108 d'optimisation utilisent typiquement des algorithmes combinatoires de façon à déterminer la meilleure cartographie possible pour réduire les interférences croisées entre les cellules. En d'autres termes, les moyens 108 d'optimisation vont déterminer la cartographie permettant de transférer un maximum de données des terminaux terrestres 106 vers les stations terrestres 102 via le satellite 103 tout en minimisant l'impact des interférences croisées générées par les différentes cellules. Un exemple de zone de couverture 200 est illustré en figure 3. Cette zone 200 couvre une partie de l'Europe et regroupe 6 cellules Cl à C6 dans le cas d'une configuration multifaisceaux de la voie retour en bande S à 2 GHz pour le satellite W2A. Cet exemple est donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Le satellite W2A dispose de 15 MHz de bande globale de fréquence pour chaque direction. Le tableau 1 ci-dessous mentionne les pays associés aux centres des cellules (en d'autres termes, chacun de ces pays permet d'identifier une cellule). Cl C2 C3 C4 C5 C6 Espagne Grande- France Italie Pologne Allemagne (ES) Bretagne (UK) (FR) (IT) (PL) (D) Tableau 1 On notera que les cellules présentent des zones de recouvrement. Les terminaux du réseau selon l'invention connaissent leurs paramètres d'émission indépendamment de la ou des cellule(s) dans laquelle ils se trou- vent ; selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, il est important que chaque terminal puisse déterminer sa position avec une précision inférieure d'un ordre de grandeur à la dimension de la cellule dans laquelle se situe le terminal terrestre (typiquement une précision à 50 km près pour une cellule de 500 km de diamètre).

Pour chaque cellule, dans le cas de W2A, il est possible d'utiliser jus-qu'à deux bandes de fréquences ayant chacune une largeur de 5 MHz parmi les 15 MHz de bande disponible. Chaque bande de fréquence est associée à un faisceau du satellite multifaisceaux. Dans le cas d'un protocole de type FDMA, chaque bande de fréquence de 5 MHz est décomposée en une pluralité de canaux de fréquences. Dans le cas d'un protocole de type CDMA, chaque bande représente un canal unique qui peut être utilisé au même moment par un nombre limité de terminaux. Dans chaque bande de fréquence de 5 MHz, un terminal terrestre va utiliser un canal pour émettre.

La figure 4 représente la zone de couverture de la figure 3 avec un premier plan de fréquences 300 qui constitue un plan de fréquences adapté pour être mis en oeuvre sans utiliser un réseau selon l'invention. Ce premier plan de fréquence 300 tient évidemment compte d'un certain nombre de restrictions. On notera que chaque bande de fréquence de 5 MHz est associée à une couleur bleue, jaune ou rouge) dans un schéma de réutilisation de fréquences, dit aussi schéma de couleur : - la couleur bleue est représentée par des hachures rapprochées et correspond à la bande de fréquence B; - la couleur rouge est représentée par des hachures espacées et cor- respond à la bande de fréquence A; - la couleur jaune est représentée par des pointillés et correspond à la bande de fréquence C. Sans utiliser l'invention, on est obligé d'allouer les fréquences (parmi les 12 bandes totales possibles, c'est-à-dire 2 bandes pour chacune des 6 cellules) selon un plan sous-optimisé pour éviter les interférences. Typique-ment dans le cas du plan 300, seules 8 bandes sont utilisées parmi les 12 possibles avec un débit binaire total de 50 Mbps. Ce plan de fréquences 300 est déterminé a priori à partir d'algorithmes combinatoires de façon à déter- miner la meilleure cartographie possible pour réduire les interférences croisées entre les cellules. Le tableau 2 indique les fréquences associées aux différents pays de la zone de couverture. Espagne Grande- France Italie Pologne Allemagne (ES) Bretagne (FR) (IT) (PL) (D) (UK) B (réfé- A et C (réfé- A et B (ré- C (réfé- B (réfé- C (référen- rencée par rencées par férencées rencée rencée cée par D- ES-B) UK-A et UK- par FR-A par IT- par PL-B C) C) et FR-B) C) Tableau 2. Cette limitation à 8 bandes possibles est liée à la volonté de limiter les interférences : à titre d'exemple, il est impossible d'utiliser la fréquence A en Italie parce que il y aurait trop d'interférence en provenance des terminaux anglais "plus au sud" sur la cellule C4 couvrant l'Italie, et en provenance des terminaux italiens "plus au nord" sur la cellule C2 couvrant la Grande-Bretagne (l'interférence n'est pas nécessairement symétrique).

Le réseau selon l'invention permet de lever certaines de ces restric- tions. La figure 5 représente la zone de couverture de la figure 3 avec un second plan de fréquences 400 qui constitue un plan de fréquences susceptible d'être mis en oeuvre à un certain moment en utilisant le réseau selon l'invention. A nouveau, chaque bande de fréquence de 5 MHz est associée à une couleur bleue, jaune ou rouge) dans un schéma de réutilisation de fréquences : - la couleur bleue est représentée par des hachures rapprochées et correspond à la bande de fréquence B; - la couleur rouge est représentée par des hachures espacées et correspond à la bande de fréquence A; - la couleur jaune est représentée par des pointillés et correspond à la bande de fréquence C. Selon l'invention, en considérant le cas d'une distribution uniforme des terminaux sur le territoire et en utilisant les données du satellite, typiquement les données d'antenne, les moyens d'optimisation 108 peuvent établir un plan plus optimal d'utilisation des fréquences: selon la figure 5, la même bande de fréquence A est utilisée sur les cellules C4 et C2 couvrant respectivement l'Italie et la Grande-Bretagne dans la mesure où cette bande A ne sera utilisée par le terminaux terrestres qu'aux endroits où il y a moins d'interférence générée. Typiquement dans le cas du plan 400, 11 bandes sont utilisées parmi les 12 possibles avec un débit binaire total de 92 Mbps (soit une augmentation de 80% par rapport au débit possible dans le cas du plan de fréquences 300 de la figure 4). Le tableau 3 indique les fréquences associées aux différents pays de la zone de couverture. Espagne Grande- France Italie (IT) Pologne Allemagne (ES) Bretagne (FR) (PL) (D) (UK) B et C (ré- A et C (ré- A et B A et C B et C (ré- C (référen- férencée férencées (référen- (référen- férencée cée par D- par ES-B et par UK-A et cées par cée par par PL-B C) ES-C) UK-C) FR-A et IT-A et et PL-C FR-B) IT-C) Tableau 3.

Un exemple de mise en oeuvre des moyens d'optimisation 108 est basé sur l'optimisation incrémentale d'une configuration de départ. Une configuration de départ pour le système est initialement fixée suivant les étapes suivantes : 1. la zone globale de couverture est partitionnée en plusieurs zones de couverture (qui ne se superposent pas), normalement plus petites que la dimension des faisceaux utilisés par le satellite ; 2. pour chaque zone identifiée, on choisit un faisceau qui doit recevoir les signaux émis par les terminaux qui s'y trouvent ; 3. pour chaque zone, un ensemble de paramètres est fixé, en se basant sur les caractéristiques connues du satellite (diagrammes de radiation des antennes, puissance, fréquence des transpondeurs, ...) et en utilisant des heuristiques pour maximiser les performances attendues du système (par exemple, réutiliser la même plage de fréquences dans des zones assez éloignées). À titre d'exemple, la couverture européenne de W2A a été partition-née en 11 zones ; pour chaque zone, le faisceau qui la couvre avec la valeur maximale de facteur de mérite G/T (rapport gain sur température de bruit) a été choisi pour servir cette zone ; ensuite, une plage de fréquence et une polarisation ont été assignées à chaque zone, de façon à respecter les contraintes du satellite et éloigner le plus possible les zones avec le même couple (fréquence, polarisation). Comme nous l'avons mentionné plus haut, en exploitant le réseau selon l'invention de façon dynamique, le plan de fréquences (i.e. la cartogra- phie incluant les paramètres d'émission à utiliser par les terminaux terrestres) sera régénéré par les moyens d'optimisation 108 et diffusé par satellite en continu, offrant ainsi encore plus de souplesse et de gain en capacité. La cartographie diffusée globalement vers l'ensemble des terminaux sera mémorisée par chaque terminal qui l'utilisera le cas échéant à chaque nouvelle émission. Ainsi, pendant que le système est opérationnel, on peut optimiser la configuration dynamiquement de la façon suivante : 1. on collecte et on stocke la position de tous le terminaux (en se basant sur les informations de localisation envoyées lors de la dernière émission) ; 2. on calcule le nombre de terminaux présents dans chaque zone ainsi que leur modèle de comportement (probabilité qu'ils émettent un message dans la période suivante) ; 3. en utilisant les caractéristiques connues du satellite, et en utilisant un modèle statistique pour le comportement des terminaux, on calcule pour chaque faisceau le niveau de signal potentiellement reçu par les terminaux dans les zones servies, ainsi que le niveau d'interférence potentiellement reçu par les terminaux dans les zones non servies ; 4. on réduit la dimension des zones qui provoquent le plus d'interférences (ou qui contiennent le plus grand nombre de terminaux), et on élargit en conséquence la dimension des zones qui pro- voguent le moins d'interférences (ou qui contiennent le plus petit nombre de terminaux). Bien entendu, il est tout à fait possible d'utiliser d'autres algorithmes pour les moyens d'optimisation 108. Ces algorithmes peuvent par exemple utiliser une recherche exhaustive de toutes les configurations possibles, une recherche limitée par des techniques de séparation et évaluation ( branch and bound selon la terminologie anglo-saxonne), ou des recherches basées sur l'algorithme du simplexe. Il est important de noter que, dans le cas du satellite W2A, il est prévu d'avoir un réseau de communication fonctionnant avec plusieurs millions de terminaux terrestres par cellule et des messages de 100 octets chacun par canal de fréquence. Une telle opération entraînera de ce fait la délivrance de plus d'un milliard de messages par jour sur la zone de couverture européenne. Dès lors, le réseau selon l'invention permet d'absorber une telle quantité de messages en combinant la diffusion d'une cartographie (mise à jour dynamiquement) des paramètres d'émission vers les terminaux avec une localisation au niveau de chacun des terminaux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit.

Ainsi, l'invention a été plus particulièrement décrite dans le cas de la bande S mais elle peut également s'appliquer à d'autres types de bande de fréquence, par exemple la bande Ka. De même, même si l'invention a été plus spécifiquement décrite pour un réseau utilisant un système de positionnement GPS, elle est également applicable à d'autres moyens de positionnement tels que des moyens de positionnement utilisant des points d'accès WIFI ou basés sur une station de base du type GSM. En outre, nous avons décrit l'invention dans le cas d'une diffusion globale d'une seule cartographie à tous les terminaux terrestres (diffusion du type broadcast ). Il est également possible d'appliquer l'invention à une diffusion du type multicast : dans ce cas, une première cartographie est envoyée globalement à un premier groupe de terminaux terrestres (par exemple des terminaux terrestres grand public) et une deuxième cartogra- phie différente de la première à un deuxième groupe de terminaux terrestres (par exemple des terminaux terrestres professionnels). Même dans le cas de diffusion de type broadcast , des informations envoyées avec la cartographie peuvent limiter l'utilisation de cette cartographie à certains groupes de terminaux, ou à certain services. Typique- ment, certains paramètres d'émission peuvent être réservés pour l'émission de messages urgents alors que d'autres paramètres d'émission sont utilisés pour l'émission de paramètres non urgents.

Claims

REVENDICATIONS1. Réseau (100) de télécommunication pour l'établissement de liai-sons radiofréquences entre au moins une station terrestre principale (102) reliée à un centre d'exploitation (105) dudit réseau (100) et des terminaux terrestres (106) via un satellite (103) de télécommunication à plusieurs faisceaux, dit satellite multifaisceaux, ledit réseau (100) comportant : - un satellite multifaisceaux (103), - au moins une station terrestre principale (102), - un ensemble de terminaux terrestres (106), - une zone de couverture composée d'une pluralité de cellules dans lesquelles sont localisés lesdits terminaux terrestres (106), chaque cellule étant associée à au moins un faisceau de liaison avec ledit satellite auquel est attribuée une bande de fréquences, - un centre d'exploitation (105) dudit réseau (100) relié à ladite station terrestre principale (102), ledit réseau (100) étant caractérisé en ce que ledit centre d'exploitation (105) comporte : - des moyens (108) pour déterminer à chaque instant des paramètres d'émission caractéristiques de la position desdits terminaux terrestres dans ladite zone de couverture, dits moyens d'optimisation, lesdits paramètres d'émission couvrant l'ensemble de ladite zone de couverture, - des moyens (107, LMA, LDA) pour transmettre à chacun desdits ter- minaux terrestres (106) l'ensemble de paramètres d'émission déterminés par lesdits moyens d'optimisation, chacun desdits terminaux terrestres (106) comportant : - des moyens (113) pour déterminer sa position géographique dans la-dite zone de couverture, - des moyens (112) de mémorisation d'au moins une partie dudit en- semble de paramètres d'émission, - des moyens (114) pour déterminer les paramètres d'émission à utiliser par ledit terminal terrestre (106) à partir de ladite partie mémori-sée dudit ensemble de paramètres d'émission et de ladite position géographique.
2. Réseau (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits paramètres d'émission sont déterminés par lesdits moyens d'optimisation (108) pour réduire les interférences croisées entre lesdites cellules.
3. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens (113) pour déterminer la position géographique dans ladite zone de couverture des terminaux mobiles parmi ledit en- semble de terminaux terrestres sont choisis parmi les moyens suivants : - des moyens utilisant un système de positionnement satellitaire (LGPS, 109); - des moyens de positionnement utilisant des points d'accès sans fil ; - des moyens de positionnement basés sur une ou plusieurs stations de base du type cellulaire ; - des moyens absolus de positionnement tels que la mesure du champ magnétique terrestre ou de la puissance de stations radio connues ; - des moyens relatifs de positionnement tel qu'un système de positionne- ment inertiel.
4. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens (113) pour déterminer la position géographique dans ladite zone de couverture sont tels qu'ils permettent au dit terminal terrestre de déterminer sa position avec une précision inférieure d'un ordre de grandeur à la dimension de la cellule dans laquelle se situe le terminal terrestre.
5. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens (108) d'optimisation déterminent périodique-ment lesdits paramètres d'émission.
6. Réseau (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que la période de mise à jour est comprise entre 1 et 1440 minutes.
7. Réseau (100) selon l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que la mise à jour périodique est réalisée en prenant en considérationl'état dudit réseau (100) à partir d'informations obtenues en temps réel sur la position des terminaux dans ladite zone de couverture.
8. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une cellule est associée à au moins deux faisceaux de liaison avec ledit satellite, une bande de fréquence étant attribuée à chacun desdits deux faisceaux, de sorte que lesdits moyens (108) d'optimisation déterminent la bande de fréquence à utiliser au sein de ladite cellule de façon à réduire les interférences croisées entre les cellules formant la zone de couverture.
9. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens (108) d'optimisation comportent des moyens pour déterminer, à chaque mise à jour, pour chaque zone de couverture, le canal de fréquence à utiliser par les terminaux en fonction de leur position dans ladite zone de couverture, chaque bande de fréquence étant décom- posée en canaux de fréquence.
10. Réseau (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits moyens (108) d'optimisation comportent des moyens pour dé-terminer, à chaque mise à jour, le type de modulation à utiliser par les terminaux en fonction de leur position dans ladite zone de couverture.
11. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de stations terrestres principales (102), chaque station terrestre principale étant reliée au dit centre d'exploitation dudit réseau (105).
12. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes carac- térisé en ce que lesdits moyens d'optimisation (108) déterminent un groupe de paramètres d'émission acceptables pour chacune des positions géographiques.
13. Réseau (100) selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits moyens (114) pour déterminer les paramètres d'émission à utili- ser par ledit terminal terrestre (106) sélectionnent les paramètres d'émission à utiliser selon une distribution de probabilité, dans le groupe des paramètres acceptables pour ledit terminal.
14. Réseau (100) selon l'une des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce que lesdits moyens (114) pour déterminer les paramètres d'émission à utiliser par ledit terminal terrestre (106) sélectionnent les paramètres d'émission à utiliser selon les propres limitations dudit terminal terrestre (106), dans le groupe des paramètres acceptables pour ledit terminal.
15. Réseau (100) selon l'une des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que ledit groupe est déterminé à partir de ladite position géographique dudit terminal terrestre (106) par lesdits moyens (114) pour déterminer les paramètres d'émission.
16. Réseau (100) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits paramètres d'émission sont déterminés par lesdits moyens d'optimisation (108) en tenant compte de facteurs tels que - l'intermodulation entre différentes bandes de fréquence à bord du sa- tellite ; - la sensibilité mesurée de l'antenne du satellite pour chaque couver- ture.
17. Réseau selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits moyens (112) de mémorisation dudit terminal terrestre (106) mémorisent l'ensemble des paramètres d'émission. 25