FR2959094A1 - Kit grand public de reception et de reemission de signaux diffuses par voie hertzienne a capacite d'installation nomade et a pointage d'antenne de reception automatise - Google Patents

Abstract

Le dispositif objet de l'invention (1) comporte un module de réception (5) équipé d'une antenne à pointage motorisé ou électronique automatisé, restituant via une interface (6) le signal du service reçu à un module de traitement-amplification-réémission (7) qui commande via une interface (8) le pointage de l'antenne du module de réception (5) vers la source visée, émetteur terrestre (2) ou satellite (3), et réalise selon les variantes les adaptations en puissance, fréquence et forme d'onde, pour la réémission du service concerné par une antenne (9) à destination des équipements terminaux de réception (4). Les différents composants du dispositif de l'invention sont compacts, légers, transportables dans un bagage personnel et conçus pour être facilement fixés sur une surface d'un bâtiment ou un support extérieur existant.

Description

La présente invention concerne un kit grand public de réception de signaux de toutes natures (audiovisuels, données, texte, etc.) diffusés par voie hertzienne et de réémission de ces signaux également par voie hertzienne, à capacité d'installation nomade et à pointage d'antenne de réception automatisé.

Tous les réseaux d'infrastructure radio sont dimensionnés pour optimiser les coûts d'investissement et d'exploitation en offrant une couverture de service définie comme satisfaisante sur une base statistique, généralement en termes de % de la surface ou de la population d'une zone effectivement desservie pour une situation et un récepteur types.

Avec ce type de réseaux, il y a par construction des contextes d'exclusion de service, et au sein des plaques dites de couverture, il est toujours possible de trouver des zones ou des situations dans lesquelles la réception des services du réseau n'est pas possible. Différentes solutions ont été mises en oeuvre pour pallier ces situations, en particulier l'utilisation de récepteurs/réémetteurs qui permet d'étendre la couverture initiale. On décrit dans les paragraphes suivants les différentes approches existantes de ce dernier type.

Historiquement, les applications utilisant des moyens de liaison radio avec un équipement terminal, du fait de leur coût et de leur complexité de maintenance (notamment en analogique), ont été longtemps cantonnées à un schéma de liaison directe entre un équipement de réseau (émetteur terrestre ou satellitaire), partie d'un réseau de transport appartenant à un opérateur, et un équipement terminal situé chez un usager (cas des services de télédiffusion fixes, dans ce cas l'équipement terminal est doté d'une antenne fixe extérieure de grande dimension, de type Yagi ou parabole, pointée avec précision, ou intérieure avec des performances moindres, de pointage mécanique approximatif et attachée à l'équipement) ou itinérant (cas des services de téléphonie mobiles, dans ce cas le terminal incorpore une petite antenne très peu directive). Ces réseaux radio ont de très longue date, notamment les réseaux de télédiffusion, utilisé des récepteurs/réémetteurs de réseau pouvant recevoir eux mêmes les signaux à diffuser par voie radio et les ré-émettre, en général sur une fréquence différente, pour assurer la couverture dans une sous-zone ; plus récemment les contraintes d'ingénierie de réseaux des services mobiles de 3ème génération ont fait apparaître, quoique d'usage limité, des répéteurs transparents permettant d'assurer la couverture dans des zones mal couvertes par les stations de base du réseau (tunnels routiers et autoroutiers, segments couverts de voies rapides urbaines, halls d'exposition,...) ; dans tous les cas ces récepteurs/réémetteurs de réseau sont installés de façon pérenne et positionnés de façon précise au sein d'un réseau à structure hiérarchique, ils utilisent des antennes très directives de type Yagi, pointées soigneusement vers la source des signaux à ré-émettre par des installateurs professionnels, et ils doivent assurer un fonctionnement permanent quelles que soient les conditions météorologiques.

Le développement et la banalisation des technologies radio-numériques dans les réseaux mobiles à partir du début des années 1990 ont permis au début des années 2000 l'émergence de nouvelles interfaces radio de faible portée, adaptées à l'utilisation personnelle ou domestique : Bluetooth, Wi-Fi et plus récemment des adaptations des interfaces radio mobiles elles mêmes (services convergés fixe-mobile) correspondant à une nouvelle architecture de réseau local par voie radio au lieu d'une voie câblée, comprenant un équipement domestique devenu une borne radio personnelle et des équipements terminaux ou des éléments d'équipements terminaux, communiquant avec cette borne (cas d'éléments déportés d'équipements comme souris ou clavier d'ordinateur personnel) ou entre eux à travers cette borne, ou encore accédant via cette borne à un réseau haut débit bidirectionnel de type réseau fixe par une liaison sur paire téléphonique (ADSL), sur câble coaxial (réseaux câblés), sur fibre optique ou sur tout autre mode de liaison point à point haut débit; la borne domestique est alors un émetteur-récepteur radio classique de très faible puissance.

Les réseaux radio mobiles sur leur interface air directe (GPRS, 3G) restent aujourd'hui à des niveaux d'efficacité spectrale faibles voire très faibles de l'ordre de quelques centaines de kbits/s par MHz, incompatibles de services d'images vidéo de qualité, même pour les très petits écrans des téléphones mobiles; cette situation n'évoluera qu'avec les architectures LTE qui seront déployées dans la 2ème décennie du XXlème siècle; par contre les satellites de télédiffusion dans la bande de fréquences des 12GHz permettent de longue date la diffusion de services d'images vidéo pour installations TV domestiques fixes, (avec des projets dérivés qui apparaissent depuis quelques années en bande L et en bande S - jusqu'à 3GHz - à des fréquences connexes de celles utilisées par les terminaux mobiles, plutôt à destination d'équipements véhiculaires de taille intermédiaire), ainsi que plus récemment les services de télévision numérique terrestre fixes (TNT), avec des efficacités spectrales égales ou supérieure au Mbits/s par MHz. Sur la base de ces services à couverture très étendue, et pour certains d'accès gratuit (cas de la TNT) et grâce à la banalisation dans les dernières années 2000 d'interfaces Bluetooth sur les terminaux mobiles, initialement aux fins de communication avec des PC pour par exemple des mises à jour d'agenda ou de répertoires téléphoniques, et plus récemment, pour les terminaux haut de gamme, d'interfaces Wi-Fi (pour les services convergés fixe-mobile de type UMA, ou « hot spots » Wi-Fi introduits notamment pour les services de connexions de données de PC en itinérance) sont apparus, tout d'abord des récepteurs accessoires sous forme de clés en général USB (ou « dongles ») pour PC, puis des récepteurs accessoires à connexion filaire pour téléphones mobiles et enfin un concept de récepteur radio de réseau mobile/réémetteur radio personnel pour usager mobile, sous forme d'accessoires pour alimenter des terminaux mobiles, tablettes, smartphones, etc. qui servent de frontaux de réception radio pour différents services, évitant d'encombrer les architectures matérielles d'une multiplicité d'interfaces à des fréquences différentes, et qui accèdent au terminal décodant le service via une interface radio banalisée Bluetooth ou Wi-Fi ; ces accessoires sont dotés d'une antenne omnidirectionnelle du type utilisé dans les terminaux mobiles, et ré-émettent le signal reçu sur une très courte distance, quelques mètres, soit en Bluetooth soit en Wi-Fi, comme par exemple le produit Telly de Packet Video.

Une relative banalisation des moyens satellitaires, dans la traînée de l'extraordinaire expansion des services de télédiffusion fixe via ce médium depuis le début des années 1990, a entrainé l'apparition d'équipements de réception pour véhicules, tout d'abord pour une utilisation en position statique de stationnement, (camions, véhicules de loisir) identique à l'usage fixe, et beaucoup plus récemment pour une utilisation en déplacement, par l'utilisation d'antennes très sophistiquées à pointage dynamique ; le service CruiseCast d'ATT, ouvert mi 2009 et fermé quelques mois plus tard, en est un exemple, avec des antennes très chères (de l'ordre de 1500$) malgré l'utilisation de fréquences de la bande Ku dont les composants bénéficient pourtant des effets de marché de masse de la télévision satellitaire fixe. Ce service utilise par ailleurs les dispositifs d'affichage des véhicules haut de gamme, câblés dans les sièges et introduits dans les véhicules pour l'utilisation de lecteurs de DVD embarqués, auxquels il se substitue.

En résumé, ces nombreuses approches de récepteurs/réémetteurs peuvent être classées selon les architectures suivantes : des dispositifs fixes de réception à diagramme d'antenne directionnel prédéfini et pointage statique couplés à une réémission, utilisés en niveau secondaire par des opérateurs de réseau, - des émetteurs domestiques fixes alimentés par des réseaux non radio de types divers (filaires, coaxiaux, fibre optique), des dispositifs ambulatoires d'accessoires de poche à antenne de réception omnidirectionnelle ré-émettant en mode local radio vers des terminaux mobiles 5 personnels, - des récepteurs mobiles pour véhicule dotés d'un pointage adaptatif continu vers un satellite par balayage électronique desservant via câblage des écrans de qualité DVD incorporés au véhicule.

10 L'introduction des services de diffusion d'images vidéo à destination de terminaux mobiles banalisés (comme le permet le standard DVB-H) a été à l'origine de l'introduction d'un nouveau concept d'équipement, le répéteur domestique d'extension de couverture; les études sur ces objets ont été déclenchées par le constat des problèmes importants et intrinsèques de couverture intérieure des habitations à partir des sites historiques de 15 télédiffusion; cet équipement est installé à demeure dans un site donné ; le signal, d'origine terrestre, est reçu à l'extérieur via une antenne de toit fixe ordinaire pointée de manière classique ou via une antenne annexe intérieure à l'habitation, dont le positionnement optimal est recherché une fois pour toutes suivant des procédures classiques de pointage, et ré-émis à l'intérieur du logement ; cette application tout à fait nouvelle n'a eu aucun 20 déploiement en raison de l'échec commercial de ces services jusqu'à ce jour, et son concept n'était pas clairement positionné entre un équipement personnel pour un logement individuel ou un équipement de réseau de couverture indoor pour un ensemble de logements.

25 La présente invention est un nouveau dispositif d'extension de couverture qui permet, sans que ce soit son application exclusive, de favoriser le succès de ces services en étendant leur couverture initiale à ce difficile contexte intérieur des logements. Elle concerne un dispositif grand public de réception de signaux de toutes natures (audiovisuels, données, texte, etc.) diffusés par voie hertzienne et de réémission de ces signaux également par voie 30 hertzienne, à capacité d'installation nomade et à pointage d'antenne de réception automatisé.

Le dispositif objet de l'invention est réalisé en combinant un module de réception hertzienne dotée de fonctions avancées qui en permettent une installation performante sans fixations permanentes et sans aucun outillage particulier notamment de pointage vers la source, et d'un module de traitement-amplification-réémission qui procède aux adaptations requises (forme d'onde, fréquence, puissance de signal) du signal reçu, avant réémission à destination d'équipements terminaux dotés de fonctions de réception par voie hertzienne ; le cas échéant la réémission peut utiliser un élément rayonnant déporté.

Son utilité est de permettre l'usage d'équipements terminaux de réception de signaux de toutes natures (audiovisuels, données, texte, etc.) dans les situations où le niveau du signal reçu directement des émetteurs du réseau de diffusion (terrestre ou satellite) par les dits équipements terminaux ne permet pas une réception correcte des services diffusés, par exemple : en conditions de réception dégradées à l'intérieur des bâtiments, en zone masquée à l'extérieur, en limite de couverture de services destinés à une réception en mobilité avec des équipements de réception mobiles ou portables : téléphones mobiles, tablettes internet, iPAD, baladeurs connectés, iPOD, PC communicants avec récepteur intégré ou accessoire externe de réception, etc., adaptés aux conditions nominales de réception du service, - lorsque les accessoires de réception usuels de services destinés à une réception fixe tels qu'une antenne fixe avec une connexion par câble à l'équipement de réception ne sont pas disponibles typiquement en situation de nomadisme, par exemple en séjour de vacances, pour alimenter des équipements de réception fixes : téléviseur, chaîne home cinéma, chaîne hi-fi, etc.

Au contraire des antennes de réception classiques haute performance constituées de structures rigides et pointées de façon aussi précise que possible avec des moyens professionnels d'installation, le module fonctionnel de réception hertzienne est prévu pour une mise en place de type grand public dans des conditions faciles et rapides sans aucun outillage spécialisé.

Une réalisation traditionnelle du module de réception consiste à utiliser une antenne mécanique à grand gain (parabole ou antenne Yagi par exemple) montée sur un support motorisé comme cela existe pour les véhicules de loisir ; cependant cette solution est encombrante, lourde et coûteuse. Une autre réalisation, préférable, du module de réception consiste en un dispositif qui se présente en configuration d'utilisation sous une forme plane de faible épaisseur et de volume négligeable, et d'une grande légèreté permettant de l'installer avec des moyens de fixation « de bureau » (punaises, adhésif sous forme de ruban ou de pâte...) ; pour ce faire le module est réalisé avec une technologie de film souple ou avec un ensemble de sous-modules rigides plans agencés en série avec des articulations qui en permettent le repliement.

L'une ou l'autre de ces architectures du module de réception réalisées sous forme plane en configuration d'utilisation permettent d'obtenir des structures de grande taille combinant un nombre élevé d'éléments rayonnants offrant au global un gain important propre à assurer des conditions optimales de réception pour le signal à relayer, et en même temps d'une grande compacité pour leurs conditionnement et transport, par roulage dans le cas du film souple, ou par pliage dans le cas d'un ensemble articulé de sous-modules rigides de faible épaisseur.

Le module de réception peut être disposé de façon seulement grossièrement orientée vers la source par simple repérage par rapport aux directions cardinales, en prenant en considération la direction indicative de la source visée en azimut : en situation d'intérieur, en fonction des ouvertures existantes et des supports utilisables pour sa mise en place : panneaux vitrés de fenêtres, portes-fenêtres ou 20 vasistas, parois latérales de caissons d'ouverture, etc., en situation d'extérieur, dans des conditions atmosphériques ordinaires, moyennant des moyens de fixation adaptés pour assurer une stabilité de l'orientation de l'installation.

25 Une fois mis en place dans la disposition accessible, les performances de pointage du module de réception sont optimisées à la configuration dans laquelle il se trouve installé (verticale, horizontale) et à son orientation par rapport à la direction de la source du signal à recevoir, par déclenchement d'un balayage électronique. 30 Le module de réception, combinant légèreté, compacité pour le conditionnement et le transport compatible des bagages d'une personne seule en excursion, voyage d'agrément ou déplacement professionnel de courte durée et possibilité de mise en place par des moyens grands publics accessibles au quotidien, est donc à la fois et indifféremment, un dispositif grand public domestique nomade pouvant être installé en intérieur et un dispositif grand public pouvant être installé en extérieur de façon provisoire, notamment dans des situations d'itinérance telles que camping, résidence secondaire, locations saisonnières, séjour hôtelier, etc.

L'alimentation du module de réception est assurée soit de façon indépendante, soit à partir du module de traitement-amplification-réémission, qui doit nécessairement disposer de cette fonction.

Lors de l'utilisation du dispositif, les équipements terminaux de réception de signaux, 10 fixes, mobiles ou portables, les acquièrent soit via une interface physique intégrée, soit via un accessoire idoine additionnel. Concomitamment des caractéristiques de ces équipements terminaux de réception, le module de traitement-amplification-réémission procède aux adaptations requises (forme d'onde, fréquence, puissance de signal) du signal reçu, avec différentes possibilités 15 consistant selon les cas : soit à amplifier le signal reçu et à le ré-émettre sur la même fréquence (mode transparent mono-fréquence), soit à transposer en fréquence le signal reçu, à l'amplifier et à le ré-émettre sur une fréquence différente (mode transparent translaté), 20 soit à remplacer le signal reçu par un autre et à le ré-émettre sur une fréquence différente et dans un autre mode de diffusion sans fil (mode non transparent).

Les deux premiers modes de fonctionnement sont destinés aux terminaux usuels de réception conçus pour la réception des services, dans leur zone de couverture nominale. Le 25 dernier mode nécessite une fonction de réception différente de celle utilisée dans la zone de couverture nominale des services qui peut soit être disponible de façon intégrée à l'équipement de réception, par exemple : interface Bluetooth, Wi-Fi ou WiMAX d'un téléphone mobile, soit nécessiter un module d'adaptation spécifique connecté à l'entrée de l'équipement de réception (matériel adventice). 30 Ce module de traitement-amplification-réémission dispose d'une alimentation de puissance autonome (batteries, piles) ou sur secteur (bloc d'alimentation).

Le schéma de la figure 1 présente le dispositif objet de l'invention (1) dans le contexte d'ensemble de son utilisation.

Le signal à recevoir provient de sources terrestres (2) ou satellitaires (3), il est destiné à 5 alimenter les équipements terminaux de réception (4).

Le dispositif objet de l'invention (1) comporte un module de réception (5) qui peut être une antenne motorisée conventionnelle ou mieux une antenne plane à pointage électronique, légère, de très faible épaisseur, enroulable ou repliable de façon à être facilement 10 transportable dans un bagage personnel, pouvant être rapidement et facilement installée sur une surface intérieure ou extérieure d'un bâtiment (rebord de fenêtre, vitre, mur, ...) ou un support extérieur fixe ou temporaire (arbre, poteau, etc.), dotée d'une capacité de pointage automatisé, restituant via une interface (6) un signal généralement RF à un module de traitement-amplification-réémission (7) qui d'une part procède à des mesures sur le signal 15 reçu et commande en retour via une interface de contrôle (8) la configuration du diagramme d'antenne du module de réception (5) en en orientant le pointage vers la source visée, et d'autre part réalise les adaptations en forme d'onde, en fréquence et en puissance requis pour la réémission à destination des équipements terminaux de réception du service particulier traité par une antenne de réémission (9) de faibles dimensions au travers d'une 20 interface RF (10), soit sur la même fréquence que la fréquence de réception (les antennes de réception et de réémission doivent alors être fortement découplées) soit sur une fréquence différente, vers des équipements de réception mobiles, portables ou fixes (4) des signaux diffusés, par exemple : PC, téléphone mobile adapté, assistant personnel, console, téléviseur, chaîne home cinéma, chaîne hi-fi, etc. 25 La configuration du gain d'ensemble RF assuré par le dispositif (1) est fixée en fonction du niveau du signal reçu en entrée du module de réception (5), des caractéristiques de réception des équipements terminaux (4) et de la couverture à assurer en veillant à conserver une marge suffisante pour éviter tout risque d'auto-oscillation du dispositif ; d'une façon générale les antennes de réception et de réémission doivent être fortement 30 découplées, tout particulièrement dans le cas d'utilisation de la même fréquence pour la réception et la réémission (mode transparent mono-fréquence).

Les différents composants du dispositif de l'invention sont compacts et légers, conçus pour être aisément transportables et de façon à être facilement et rapidement installés pour être utilisés lors de déplacements privés ou professionnels itinérants. Selon les réalisations l'antenne de réémission (9) peut être incorporée au module de traitement-amplificationréémission (7) ou détachée comme sur la figure 1.

Le périmètre couvert par la présente invention est la combinaison des blocs (5), (7), (9) et de leurs interfaces (6), (8) et (10) figurant à l'intérieur du cadre (1) de la figure 1. Les émetteurs du réseau de diffusion (2) et (3) et les équipements de réception (4) ne font pas partie du dispositif de l'invention.

Les caractéristiques détaillées des différents composants du dispositif de l'invention sont décrites ci-après.

Bien que le module de réception puisse utiliser une antenne motorisée conventionnelle, dans une version optimisée le composant principal du module de réception (5) est une antenne plane, légère et enroulable ou pliable pour son transport. Elle peut être réalisée soit entièrement sur une structure souple qui permet l'enrouler l'antenne pour son transport soit, dans une variante de réalisation, sur plusieurs modules de faibles dimensions ayant une structure rigide ou semi-rigide et qui sont reliés entre eux par une structure souple permettant de replier l'antenne en accordéon ou en portefeuille pour son transport. Dans ses deux variantes de réalisation l'antenne est fabriquée en matériaux légers. La figure 2 schématise une antenne réalisée sur un matériau souple dans ses configurations de transport enroulée (11) et de réception déroulée (12). La figure 3 schématise une implémentation d'une antenne à structure rigide ou semi-rigide repliable en accordéon en configuration repliée (13) pour le transport, en cours de dépliement (14) et entièrement dépliée pour la réception (15). En configuration déployée, l'antenne de réception est rigidifiée, par exemple par l'adjonction de baguettes latérales (16), clips ou par tout autre dispositif assurant la même fonction. Dans sa version plane, l'antenne du module de réception (5) est réalisée par un réseau d'éléments rayonnants individuels de très faible épaisseur, de dimensions et d'espacement adaptés à la fréquence de réception, par exemple par des micro-rubans déposés sur le matériau souple, rigide ou semi-rigide de l'antenne. Les performances de l'antenne de réception sont déterminées par son nombre d'éléments rayonnants et ses capacités de pointage électronique.

Les dimensions de l'antenne de réception déployée et donc le nombre global d'éléments rayonnants et en conséquence le nombre et la disposition des modules pour la version repliable sont adaptées à la gamme de radiofréquences, au gain nécessaire pour recevoir dans de bonnes conditions le service désiré défini par le budget de liaison correspondant et à l'amplitude maximale des variations de pointage électronique nécessaires en azimut et en élévation pour orienter le diagramme de rayonnement de l'antenne vers l'émetteur à recevoir (émetteur terrestre ou satellite).

Un système de balayage électronique réalisé, par exemple, par des déphaseurs commutés, ou tout autre système passif ou actif, permet d'orienter le diagramme de rayonnement de l'antenne (c'est-à-dire l'angle de pointage correspondant à la direction de son gain maximal) vers l'émetteur à recevoir, indépendamment de la position d'installation de l'antenne dans les limites des variations permises discutées plus loin.

Quelle que soit la technologie de l'antenne du module de réception, l'estimation de la direction à pointer ainsi que la commande de position de l'antenne motorisée ou la configuration des composants de balayage électronique permettant d'obtenir le pointage vers la source à recevoir sont réalisés dans le module de traitement-amplificationréémission (7) et communiqués au module de réception (5) à travers l'interface de contrôle (8). Ces phases d'estimation et configuration de l'antenne de réception sont réalisées au minimum après l'installation de l'antenne, elles peuvent également être contrôlées et ajustées de façon automatique, périodiquement ou en cas de baisse de la qualité de réception. Les besoins en capacité de pointage varient selon les objectifs d'installation retenus. Ainsi, une capacité de variation minimale de l'angle de pointage supérieure à 90° en azimut est nécessaire pour pouvoir installer l'antenne de réception indifféremment sur les parois ou murs verticaux d'une habitation avec une certaine tolérance sur le choix de la paroi ou du mur sur lequel elle est installée. Le besoin de variation de l'angle de pointage en élévation est plus faible, il est défini par l'élévation des satellites à recevoir, le ces échéant, par exemple de 30 à 40° dans les pays européens et est beaucoup plus faible si l'antenne est conçue pour la réception terrestre seule.

La mise en place et l'installation de l'antenne du module de réception dans sa version plane, après déroulage ou dépliage (figures 2 et 3), est simple et rapide et ne nécessite aucun outillage spécifique. Dans un bâtiment, elle est fixée sur une paroi intérieure ou extérieure plane et verticale telle que vitre, panneau latéral de fenêtre ou de porte-fenêtre, volet, etc., qui présente la meilleure orientation relative vers l'émetteur à recevoir, par une fixation temporaire légère utilisant des moyens traditionnels de bureau (punaises, film ou pâte adhésifs, etc.) ou suspendue à un crochet existant. En extérieur, hors habitation l'antenne peut aussi être installée sur un support rigide (pieu, poteau de tente, arbre ou tout autre support disponible) et maintenue déployée dans la direction grossièrement estimée de la source de signal par des fixations légères de type liens souples (fil, ficelle ou autre). Des dispositifs complémentaires tels que baguettes élastique (16), clips de verrouillage, etc. peuvent être utilisés pour assurer la rigidité du plan de l'antenne dépliée.

Dans tous les cas, l'orientation du support de l'antenne de réception dans le cas d'une antenne motorisée et du plan de l'antenne de réception dans le cas d'une antenne plane est assurée de manière simple par repérage et orientation par rapport aux points cardinaux par exemple à l'aide d'une boussole, la position en azimut de l'émetteur à recevoir pouvant par exemple être fournie par le module de traitement-amplification-réémission (7) en fonction des coordonnées géographiques du lieu de réception (GPS) et d'informations transmises par un serveur du diffuseur ou stockée dans le module (7). Le pointage final de l'antenne vers l'émetteur à recevoir est réalisé par la commande motorisée ou par la configuration du balayage électronique décrit plus haut en fonction du niveau de signal reçu mesuré par le module de traitement-amplification-réémission (7). Si la réception correcte n'est pas possible, le boîtier de réception et de réémission pourra indiquer à l'utilisateur de changer l'orientation du support ou du plan de l'antenne en les orientant différemment.

La technologie à utiliser pour la réalisation du module de réception est fonction de différents paramètres, qui sont : le gain à obtenir essentiellement via la taille de l'antenne et, dans le cas d'une antenne plane, le nombre d'éléments rayonnants utilisés, la fréquence utilisée par le service, qui peut se placer indifféremment dans l'une quelconque des bandes utilisées en diffusion terrestre (VHF, UHF, bande L, bande S jusque 4GHz, y compris bandes LTE du service eMBMS) ou satellitaire (bande L, bande S, bande C, bande Ku 14GHz, bande Ka 30GHz, ...), - le mode de conditionnement pour le transport, structurant pour le choix de la technologie du substrat de l'antenne et son architecture, par exemple film souple enroulable ou ensemble de modules plans rigides articulés pour une antenne plane.

Des prototypes d'antennes microbandes à 14GHz à balayage électronique basées sur des retardateurs utilisant des MEMS implantés sur un substrat film souple à base de cristaux liquides polymérisés (LCP : Liquid Crystal Polymer) de 100 micromètres d'épaisseur ont été réalisés et ont fait l'objet de publication dès l'année 2005. Des technologies ont été étudiées mettant en oeuvre sur des fréquences allant de quelques MHz à quelques GHz des diodes PIN microondes à fréquence variable (« flexible ») et des microcommutateurs, réalisés sur des nano-membranes transférables de silicium monocristallin déposées sur film plastique. Des technologies TFT (Thin Film Transistors) ont été utilisées pour des prototypes dans des fréquences de quelques dizaines de MHz. Ces différentes technologies sont utilisables pour la réalisation d'antennes planes souples en fonction de la gamme de fréquences à recevoir.

Le module de traitement-amplification-réémission (7) est un boitier électronique qui procède aux traitements de signal requis entre le signal reçu par le module de réception (5) et celui ré-émis sur l'antenne de réémission (9) à destination de l'équipement de réception (4) situé dans une zone où la réception directe des signaux des émetteurs terrestres (2) ou satellite (3) n'est pas possible. En fonction des différents modes possibles de fonctionnement du module de traitementamplification-réémission (7) qui ont été décrits plus haut, certains blocs fonctionnels du module de traitement-amplification-réémission sont optionnels.

La figure 4 présente les différents interfaces et blocs fonctionnels du module de traitement- amplification-réémission (7), les blocs optionnels sont représentés en traits hachurés : - interface d'entrée généralement RF (6) des signaux provenant du module de réception (5), o connectée directement à un bloc d'amplification RF et filtrage (17), dans le cas du mode transparent mono-fréquence, dans cette configuration le bloc d'amplification peut être équipé d'une fonction d'annulation d'écho, o connecté à un bloc optionnel de transposition de fréquence (18) qui alimente le bloc d'amplification RF et filtrage (17) dans le cas mode transparent translaté, o connecté à un bloc optionnel de démodulation, décodage, recodage et remodulation (19) qui alimente le bloc d'amplification RF et filtrage (17) dans le cas du mode non transparent, une interface RF de sortie (10) qui est reliée à l'antenne de réémission (9), la figure 4 représente une interface externe mais lorsque l'antenne de réémission est intégrée au module de traitement-amplification-réémission (7), il s'agit d'une interface interne à ce boîtier, un module de contrôle (20) qui réalise outre les fonctions de contrôle des modules internes du module de traitement-amplification-réémission (7), l'estimation et la configuration du pointage de l'antenne de réception (5) au travers de l'interface de contrôle de l'antenne (8). Dans certaines réalisations les interfaces (6) et (8) peuvent être regroupées sur le même support physique, comme cela est fait pour certaines antennes de réception satellite.

L'antenne de réémission (9) est une antenne standard par exemple une antenne plane. Dans le cas du mode transparent mono-fréquence un fort découplage est nécessaire entre l'antenne de réception (5) et l'antenne de réémission (9), celui-ci peut-être obtenu par la conception des antennes et par leur éloignement lors de l'installation. Une technologie pratique en environnement domestique pour éloigner l'antenne de réémission de l'antenne de réception est celle d'un système de déport à courant porteur sur la distribution électrique (CPL), permettant de placer soit le module de traitement-amplification-réémission, soit l'antenne de réémission seulement, dans une localisation optimale à la fois pour le découplage (distance) et pour la couverture de l'emprise à desservir. Comme indiqué précédemment l'antenne de réémission (9) peut dans certaines réalisations être intégrée au module de traitement-amplification-réémission (7).

Dans le cas où le service comporte l'usage d'une voie de retour radio, voire met en oeuvre un service bidirectionnel, le dispositif de l'invention peut être complété très facilement par l'adjonction d'une voie de transmission remontante dans la technologie utilisée pour la liaison avec l'équipement terminal (par exemple Wi-Fi), comme c'est couramment le cas pour les bornes domestiques haut débit ; la voie de transmission remontante vers le réseau de services peut être traitée comme pour les répéteurs (ou « gap fillers ») du service UMTS par exemple, avec une petite antenne omnidirectionnelle du type de celles équipant un terminal UMTS.

Une réalisation de l'invention qui comprend trois sous ensembles distincts et utilise une antenne plane (l'utilisation d'une antenne motorisée conventionnelle est évidente pour l'homme de l'art) est décrite ici, le mode de fonctionnement est le mode transparent mono- fréquence :

a) Réalisation de l'antenne du module de réception à capacité de pointage automatique sur la source par balayage électronique, sous une forme plane de faible épaisseur, de volume négligeable et d'une grande légèreté.

De telles antennes planes de faible épaisseur et de volume négligeable, et d'une grande légèreté permettant de les installer avec des moyens de fixation « de bureau » (punaises, adhésif sous forme de ruban ou de pâte...) ont d'ores et déjà été réalisées sous forme de prototypes non commerciaux : par exemple Kingsley, N.- Guoan Wang- Papapolymerou, J. (School of Electronics. & Computing Engineering., Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA, in: Microwave Conference, 2005 European 4-6 Oct. 2005) utilisent un substrat de cristaux liquides polymérisés (LCP) ; ces matériaux présentent des propriétés très continues sur un très large spectre de fréquences couvrant depuis les fréquences utilisées en radiocommunications mobiles à longue portée (900-1800-2200MHz) jusqu'aux bandes très hautes fréquences (110GHz) à très courte portée utilisées en métrologie- mesures-qualimétrie. Des composants de type variés peuvent être implantés sur ce type de substrat : MEMS, diodes PIN, voire circuits RF classiques ; des circuits de retard de phase multibits, qui sont communément utilisés pour la réalisation d'antennes réseau à balayage électronique, ont été implantés par cette équipe pour des fréquences autour de 14GHz, avec pour objectif des systèmes embarqués sur satellite. D'autres types de support peuvent être utilisés, par exemple du silicium monocristallin; des prototypes ont été étudiés mettant en oeuvre sur des fréquences allant de quelques MHz à quelques GHz des diodes PIN micro-ondes a fréquence variable (flexible) et des microcommutateurs, réalisés sur des nano-membranes transférables de silicium monocristallin déposées sur film plastique (par exemple Flexible microwave PIN diodes and switches employing transferrable single-crystal Si nanomembranes on plastic substrates Guoxuan Qinl,4, Hao-Chih Yuanl,4,5, George K Celler2, Weidong Zhou3 and Zhenqiang Mal, 1 referring to Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI 53706, USA, 2 referring to Soitec USA, 2 Centennial Drive, Peabody, MA 01960, USA, 3 referring to Department of Electrical Engineering, University of Texas at Arlington, Arlington, TX 76019, USA). La puissance de signal en entrée est de l'ordre de -90dBm, qui est la sensibilité limite de terminaux mobiles pour un spectre de quelques MHz (typiquement 5MHz). Le module de réception opère un changement de fréquence vers une fréquence intermédiaire (FI) de façon à obtenir un excellent découplage entre l'entrée et la sortie.

b) Réalisation du module de traitement-amplification-réémission. Dans la réalisation décrite, l'ensemble du module est déporté par rapport à l'antenne de réception ; l'interface (6) qui relie le de traitement-amplification-réémission à l'antenne de réception est ici une interface FI qui véhicule également la référence de fréquence et les signaux de contrôle du pointage d'antenne. La référence de fréquence de l'oscillateur local du module traitementamplification-réémission est fournie par un oscillateur à quartz embarqué sur le module de réception (5). La détermination du pointage est assurée par un balayage électronique de l'angle solide couvert par l'antenne et une mesure de la puissance reçue sur le canal choisi. La chaîne de traitement de signal n'effectue qu'un changement de fréquence à partir de la référence de fréquence commune avec le module de réception et une amplification, une réalisation classique comprend un filtrage en entrée, un oscillateur local et un mélangeur, un filtrage et un amplificateur de sortie. La puissance émise en sortie est de l'ordre d'une dizaine de dBm, suffisante pour couvrir un logement de l'ordre de 100m2 ; le gain total à assurer est de l'ordre de 100dB ; la dynamique de gain doit typiquement se situer dans une plage de l'ordre de 40dB pour accommoder les situations extrêmes de service entre une réception directe sans aucun masquage (cas d'une utilisation en situation d'extérieur, typiquement de camping) et une situation d'intérieur avec masquage fort. c) Réalisation de l'antenne de réémission. L'antenne de réémission est une antenne faiblement directive de façon à couvrir sa face avant, avec une forte atténuation des lobes arrière réalisée par un plan réflecteur.

On décrit ci-après deux exemples d'applications industrielles de l'invention: - l'extension de la réception de services de diffusion satellitaires pour téléphones mobiles; aucun satellite commercial disponible actuellement ou prévu dans la 2eme décennie 2000 ne permet d'offrir de service jusqu'à l'intérieur des bâtiments; les services de diffusion les plus usuels basés sur satellite ont pour récepteurs des antennes de toit dont le gain est de l'ordre de 18dBi; les années récentes ont vu apparaître plusieurs projets de satellites très puissants à des fréquences d'émission entre 1,5GHz et 3GHz avec pour cible des terminaux très performants, véhiculaires en général, et à antennes multiples offrant un gain global de quelques dBi (service MIM de la société ICO, qui n'a pas dépassé le stade d'expérimentation de terrain en 2009), et pour les plus ambitieux des terminaux piétons à usage en extérieur avec des gains de l'ordre de 0 à 1 dBi et pour une réception en espace ouvert extérieur et sans masquage du satellite (services Sirius Satellite Radio et XM Satellite Radio); à titre d'illustration les gains d'antennes intégrées d'un téléphone mobile varient de -8dBi vers 600MHz à -2/-3dBi à 2GHz; certains de ces services ont défini des accessoires pour la réception en intérieur résidentiel, mais uniquement en mode permanent et en utilisant une petite antenne parabolique extérieure classique d'environ 10 cm de diamètre pointée de manière traditionnelle, et dont l'installation par un professionnel est recommandée (comme on peut le voir sur leur site de commercialisation http: //shop. sinus. com/), - l'extension de la réception de services de diffusion terrestres pour téléphones mobiles à partir de sites de télédiffusion classiques ; les services dits de TV Mobile de 1èe génération (en Europe, DVB-H; aux US MediaFlo; en Chine, STiMi), c'est-à-dire destinés à une réception directe par des téléphone mobiles de classe ordinaire, tous définis en UHF, sont en pratique essentiellement définis pour des cellules de taille similaire à celle de la télédiffusion conventionnelle, en raison notamment des importants problèmes d'interférences à grande distance entre les émetteurs à ces fréquences; la technologie et les puissances admissibles pour les émetteurs n'autorisent en pratique qu'une couverture en extérieur, comme il ressort des services commerciaux opérants à ce jour (MediaFlo aux Etats-Unis, DVB-H de H3G en Italie, DVB-T pour véhicules en Allemagne de divers opérateurs mobiles sur la base des service de télévision numérique fixe distribué par TSystems).

Dans les deux cas, le dispositif de l'invention permet une extension personnelle de la réception du service en intérieur, soit à domicile, soit en déplacement temporaire hors de chez soi, dans toute la zone de couverture du service en extérieur, qui est elle en général très étendue.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1) dispositif grand public de réception de signaux diffusés par voie hertzienne et de réémission à usage privé de ces signaux également par voie hertzienne, caractérisé en ce qu'il comporte un module de réception (5) dont le composant essentiel est une antenne de réception à pointage automatisé, un module de traitement-amplification-réémission (7) et une antenne de réémission (9), qu'il est doté d'une capacité d'installation nomade et qu'il peut être transporté dans un bagage personnel.
2. 2) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'antenne du module de 10 réception (5) est plane en configuration d'utilisation,
3. 3) dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'antenne du module de réception (5) est réalisé sur un substrat léger, de faible épaisseur, soit souple et enroulable soit rigide et composé de modules plans reliés entre eux par une structure souple et de faibles dimensions, repliables sur eux-mêmes grâce à ces connexions souples, 15 pour en permettre le transport dans un bagage personnel,
4. 4) dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le module de réception (5) dispose de moyens de maintien en configuration d'utilisation déployée plane, tels que baguettes latérales (15), clips ou tous autres dispositifs assurant la même fonction,
5. 5) dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est conçu pour être 20 fixé par des moyens de fixation temporaires légers de type moyens traditionnels de bureau, ou suspendu à un crochet existant par des liens souples ou tous autres dispositifs assurant la même fonction, soit sur une surface intérieure ou extérieure d'un immeuble soit sur un support extérieur existant de type pieu, poteau, palissade, etc.,
6. 6) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les capacités de pointage 25 en azimut et élévation de l'antenne du module de réception (5) sont telles qu'il soit possible de pointer un émetteur terrestre ou un satellite à recevoir lorsque le module de réception est installé sur une surface existante, intérieure ou extérieure, judicieusement choisie d'un immeuble ou sur un support extérieur existant de type pieu, poteau, palissade, etc., 30
7. 7) dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que le module de traitement-amplification-réémission (7) réalise une estimation de la direction à pointer et la configuration du pointage de l'antenne du module de réception (5) de façon automatisée au minimum après l'installation de l'antenne et, optionnellement, de façon périodique ou encas de baisse de la qualité de réception détecté par le module (7), au travers d'une interface de contrôle (8) du module de réception (5),
8. 8) dispositif selon les revendication 1 et 6 caractérisé en ce que le module de traitement-amplification-réémission (7) fournit une aide au choix du plan d'installation du module de réception (5) à l'aide de fichiers reçus d'un serveur ou stockés localement et des coordonnées du lieu d'installation,
9. 9) dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module de traitementamplification-réémission (7) réalise l'un des ensembles de fonctions suivants : soit amplifier le signal reçu et le ré-émettre sur la même fréquence RF, soit transposer la fréquence RF du signal reçu et l'amplifier pour le réémettre sur une fréquence RF différente, soit démoduler, décoder, recoder et remoduler le signal reçu et l'amplifier pour le ré-émettre dans un autre mode de diffusion sans fil sur une fréquence RF différente,
10. 10) dispositif selon les revendications 1, 6 et 9 caractérisé en ce que l'antenne de réémission est soit déportée par un câble RF ou autre ou tout autre medium approprié à un tel déport avec ou sans adaptation particulière pour le dit déport, soit intégrée au module de traitement-amplification-réémission (7)
11. 11) dispositif selon la revendication 1 et une ou plusieurs des revendications 2 à 10 caractérisé en ce que le dispositif assure des fonctions de retransmission par voie hertzienne dans le sens remontant de signaux émis par voie hertzienne par un terminal équipé pour des services bidirectionnels, en utilisant pour la chaîne de retransmission l'un des trois ensembles de fonctions de la revendication 9.