FR3112034A1

FR3112034A1 - Method for modifying an opening of at least one beam of a network of radio communication antennas and corresponding device

Info

Publication number: FR3112034A1
Application number: FR2006737A
Authority: FR
Inventors: Corentin FONTENEAU; Bruno Jahan; Matthieu Crussiere
Original assignee: Institut National des Sciences Appliquees de Rennes; Orange SA
Current assignee: Institut National des Sciences Appliquees de Rennes; Orange SA
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2040-06-26
Also published as: FR3112034B1

Abstract

Procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio et dispositif correspondant Les nouveaux standards de communication mobile proposent d’utiliser la bande de fréquence millimétrique qui s’étend de 30 à 300GHz. L’utilisation de cette bande de fréquences permet de répondre au besoin croissant d’échanges. Cependant, cette bande de fréquences présente des inconvénients tels que des pertes de propagation en espace libre et par pénétration. L’utilisation de la technique de beamforming permet de compenser ces pertes. Une particularité de cette technique est que l’ouverture du faisceau formé est inversement proportionnelle à la taille du réseau d’antennes utilisé. De nombreuses méthodes ont été développées pour pallier cet inconvénient mais elles requièrent des calculs complexes et manquent de flexibilité. La présente solution propose de modifier l’ouverture d’un faisceau d’un réseau d’antennes en jouant sur la phase des signaux traités par les antennes du réseau d’antennes. Ceci permet de minimiser les pertes de puissance au niveau des amplificateurs, notamment dans la bande de fréquences millimétrique. FIGURE 11Method for modifying an opening of at least one beam of a network of radio communication antennas and corresponding device The new mobile communication standards propose using the millimeter frequency band which extends from 30 to 300 GHz. The use of this frequency band makes it possible to meet the growing need for exchanges. However, this frequency band has drawbacks such as free space propagation and penetration losses. The use of the beamforming technique makes it possible to compensate for these losses. A particularity of this technique is that the aperture of the formed beam is inversely proportional to the size of the antenna array used. Many methods have been developed to overcome this drawback, but they require complex calculations and lack flexibility. This solution proposes to modify the opening of a beam of an antenna array by playing on the phase of the signals processed by the antennas of the antenna array. This makes it possible to minimize the power losses at the level of the amplifiers, in particular in the millimetric frequency band. FIGURE 11

Description

Method for modifying an aperture of at least one beam of a network of radio communication antennas and corresponding device

Domaine de l'inventionField of the invention

Le domaine de l'invention est celui des réseaux d’antennes de communication radio. Plus particulièrement, l’invention concerne une méthode de modification de l’ouverture des faisceaux des réseaux d’antennes de communication radio.The field of the invention is that of radio communication antenna networks. More particularly, the invention relates to a method for modifying the beamwidth of radio communication antenna arrays.

Art antérieur et ses inconvénientsPrior art and its drawbacks

Les réseaux linéaires ou planaires d’antennes sont couramment utilisés pour les communications radio aussi bien en émission qu’en réception.Linear or planar antenna arrays are commonly used for radio communications both in transmission and in reception.

Les nouveaux standards de communication mobile, tels que le standard 5G, ou cinquième génération de standards pour la téléphonie mobile, proposent d’utiliser de nouvelles bandes de fréquences radio comme la bande de fréquence millimétrique qui s’étend de 30 à 300GHz.The new mobile communication standards, such as the 5G standard, or fifth generation of standards for mobile telephony, propose to use new radio frequency bands such as the millimeter frequency band which extends from 30 to 300 GHz.

L’utilisation de cette bande de fréquences millimétriques permet de répondre au besoin croissant d’échange de données qui est au cœur des problématiques que cherche à résoudre le standard 5G.The use of this millimetric frequency band makes it possible to meet the growing need for data exchange, which is at the heart of the issues that the 5G standard seeks to solve.

Cependant, la bande de fréquences millimétrique présente quelques inconvénients par rapport aux bandes de fréquences historiques, tels que des pertes de propagation en espace libre, ainsi que des pertes par pénétration, plus importantes. L’utilisation de réseaux d’antennes de communication radio permet de compenser les pertes de propagation en espace libre grâce à l’implémentation de techniques de focalisation d’énergie.However, the millimeter frequency band has some disadvantages compared to historical frequency bands, such as higher free-space propagation losses, as well as higher penetration losses. The use of radio communication antenna arrays makes it possible to compensate for propagation losses in free space thanks to the implementation of energy focusing techniques.

Une technique classique consiste à contrôler l’émission ou la réception d’un réseau d’antennes de communication radio au moyen d’une loi de phase linéaire appliquée aux signaux (dits électriques par opposition au signal radio transmis par une antenne) traités par les différentes antennes constitutives du réseau d’antennes de communication radio afin de focaliser l’énergie du signal radio associé dans une direction souhaitée. Une telle technique est communément désignée par le terme debeamformingou formation de faisceaux en français. Une particularité de cette technique est que l’ouverture du faisceau formé est inversement proportionnelle à la taille du réseau d’antennes de communication radio. Ainsi, plus le réseau d’antennes de communication radio est de grande taille, plus le faisceau est étroit et plus le gain de rayonnement dans la direction de ce faisceau est important. Cette caractéristique peut être un inconvénient lorsque la direction favorable à l’établissement d’un lien de communication entre, par exemple une station de base et un terminal mobile n’est pas précisément connue ou que d’importantes atténuations sectorielles et stochastiques se produisent.A classic technique consists in controlling the transmission or reception of a network of radio communication antennas by means of a linear phase law applied to the signals (known as electric as opposed to the radio signal transmitted by an antenna) processed by the different constituent antennas of the radio communication antenna array in order to focus the energy of the associated radio signal in a desired direction. Such a technique is commonly referred to as beamforming or beam formation in French. A particularity of this technique is that the aperture of the beam formed is inversely proportional to the size of the network of radio communication antennas. Thus, the larger the radio communication antenna array, the narrower the beam and the greater the radiation gain in the direction of this beam. This characteristic can be a drawback when the direction favorable to the establishment of a communication link between, for example, a base station and a mobile terminal is not precisely known or when significant sectoral and stochastic attenuations occur.

Ainsi, de nombreuses méthodes ont été développées pour pallier cet inconvénient de la technique debeamforming.Thus, many methods have been developed to overcome this drawback of the beamforming technique.

Une famille de méthodes permettant de modifier l’ouverture d’un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio concerne des méthodes dites itératives. De façon générale, le principe de ces méthodes itératives consiste à tendre vers une excitation de phase des signaux traités par les différentes antennes d’un réseau d’antennes de communication radio qui minimise l’erreur quadratique moyenne entre le gabarit spécifié, c’est-à-dire l’ouverture du faisceau cible, et l’ouverture effective du faisceau résultant de l’excitation de phase considérée. L’un des inconvénients d’une telle méthode réside dans la complexité des calculs mis en œuvre qui ne permet pas d’effectuer ces calculs en temps réel, l’ensemble des excitations de phase présentant un intérêt pour le fonctionnement d’un système de communication radio comprenant le réseau d’antennes de communication radio devant être calculées à l’avance et stockées en mémoire. Cette famille de méthode manque par conséquent de flexibilité.A family of methods making it possible to modify the opening of a beam of a network of radio communication antennas concerns so-called iterative methods. In general, the principle of these iterative methods consists in tending towards a phase excitation of the signals processed by the various antennas of a network of radio communication antennas which minimizes the mean square error between the specified template, that is that is to say the opening of the target beam, and the effective opening of the beam resulting from the phase excitation considered. One of the drawbacks of such a method lies in the complexity of the calculations implemented which does not allow these calculations to be carried out in real time, all the phase excitations being of interest for the operation of a system of radio communication including the radio communication antenna array to be calculated in advance and stored in memory. This family of methods therefore lacks flexibility.

Il existe donc un besoin d'une technique de modification de l’ouverture des faisceaux d’un réseau d’antennes de communication radio ne présentant pas tout ou partie des inconvénients précités.There is therefore a need for a technique for modifying the opening of the beams of a network of radio communication antennas that does not have all or some of the aforementioned drawbacks.

L'invention répond à ce besoin en proposant un procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio, au moins une antenne traitant un signal radio correspondant à un signal d’amplitude uniforme modulé par une loi de phase quadratique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- détermination d’une valeur d’un coefficient du polynôme du premier degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur d’un angle de dépointage de l’antenne,
- détermination d’une valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur cible d’ouverture du faisceau,
- modulation du signal au moyen de la loi de phase quadratique.The invention meets this need by proposing a method for modifying an aperture of at least one beam of an array of radio communication antennas, at least one antenna processing a radio signal corresponding to a signal of uniform amplitude modulated by a quadratic phase law, the method comprising the following steps:
- determination of a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determination of a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- modulation of the signal by means of the quadratic phase law.

La présente solution propose de modifier l’ouverture d’un faisceau d’un réseau d’antennes en jouant sur la phase des signaux traités par les antennes du réseau d’antennes. Ceci présente l’avantage de minimiser les pertes de puissance au niveau des amplificateurs de la chaine de traitement des signaux associée à une ou plusieurs antennes du réseau d’antennes, notamment dans la bande de fréquences millimétriques.This solution proposes to modify the opening of a beam of an antenna array by playing on the phase of the signals processed by the antennas of the antenna array. This has the advantage of minimizing the power losses at the level of the amplifiers of the signal processing chain associated with one or more antennas of the antenna array, in particular in the millimeter frequency band.

En effet, jouer uniquement sur la phase des signaux, et non sur la phase et l'amplitude des signaux, permet de minimiser les pertes de puissance, et de réduire la complexité de mise en œuvre d’une telle solution notamment dans la bande de fréquences millimétrique.Indeed, acting only on the phase of the signals, and not on the phase and the amplitude of the signals, makes it possible to minimize the losses of power, and to reduce the complexity of implementation of such a solution in particular in the band of millimeter frequencies.

L’originalité de la solution proposée réside dans le fait que le contrôle de l’élargissement, ou du rétrécissement, du faisceau est piloté au moyen d’un couple de paramètres, le coefficient du polynôme du premier degré et le coefficient du polynôme du deuxième degré de la loi de phase quadratique, dont l’obtention des valeurs ne nécessite pas d’algorithme d’optimisation ou de recherche exhaustive de solutions, il s’agit donc d’une solution peu complexe à mettre en œuvre. Le paramètre correspondant au coefficient du polynôme du premier degré contrôle l’angle de dépointage via une loi de phase linéaire, tandis que le coefficient du polynôme du deuxième degré contrôle la valeur de l’ouverture du faisceau via l’introduction d’une variation quadratique de phase. Dans le cas où le paramètre coefficient du polynôme du deuxième degré est nul ou non défini, le faisceau obtenu résulte uniquement d’une variation linéaire de phase ; l’ouverture du faisceau est alors dépendante de la taille du réseau d’antennes.The originality of the proposed solution lies in the fact that the control of the widening, or the narrowing, of the beam is controlled by means of a couple of parameters, the coefficient of the polynomial of the first degree and the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law, the obtaining of the values of which does not require an optimization algorithm or an exhaustive search for solutions, it is therefore a solution that is not very complex to implement. The parameter corresponding to the coefficient of the first degree polynomial controls the depointing angle via a linear phase law, while the coefficient of the second degree polynomial controls the value of the beam opening via the introduction of a quadratic variation phase. If the second degree polynomial coefficient parameter is zero or undefined, the beam obtained results solely from a linear phase variation; the beamwidth is then dependent on the size of the antenna array.

L’invention s’applique aux appareils composés d’un réseau linéaire ou planaire d’antennes, aussi bien en émission qu’en réception.The invention applies to devices composed of a linear or planar network of antennas, both in transmission and in reception.

Selon une particularité du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes, la valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré est également fonction d’une valeur de puissance du signal radio traité par ladite au moins une antenne.According to a feature of the method for modifying an aperture of at least one beam of an antenna array, the value of the coefficient of the second degree polynomial is also a function of a power value of the radio signal processed by said au minus an antenna.

L’ouverture cible du faisceau est caractérisée pour une valeur donnée de puissance, en émission ou en réception, du signal radio traité.The target beam width is characterized for a given value of power, in transmission or in reception, of the processed radio signal.

Selon une particularité du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes, un facteur d’espace de ladite antenne s’exprimant au moyen des fonctions de Fresnel en cosinus, la valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré est fonction d’une position des extrema des fonctions de Fresnel en cosinus.According to a feature of the method for modifying an aperture of at least one beam of an antenna array, a space factor of said antenna being expressed by means of Fresnel cosine functions, the value of the coefficient of the polynomial of the second degree is a function of a position of the extrema of the Fresnel functions in cosine.

En effet, l’ouverture du faisceau est dépendante de la position d’un extremum global des fonctions de Fresnel en cosinus. L’idée est donc de piloter l’écart entre un extremum global de chacune des deux fonctions de Fresnel en cosinus à partir de la loi de phase quadratique afin de focaliser plus ou moins la puissance, en émission ou en réception, dans une direction donnée.Indeed, the beam aperture is dependent on the position of a global extremum of the cosine Fresnel functions. The idea is therefore to control the difference between a global extremum of each of the two Fresnel functions in cosine from the quadratic phase law in order to focus more or less the power, in transmission or in reception, in a given direction .

Selon une particularité du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes, la valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré représente une différence entre deux extrema des fonctions de Fresnel en cosinus.According to a feature of the method for modifying an aperture of at least one beam of an antenna array, the value of the coefficient of the second degree polynomial represents a difference between two extrema of the cosine Fresnel functions.

Selon une particularité du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes, une relation linéaire lie la différence entre deux extrema des fonctions de Fresnel en cosinus et la valeur d’ouverture du faisceau.According to a feature of the method for modifying an aperture of at least one beam of an antenna array, a linear relationship links the difference between two extrema of the cosine Fresnel functions and the aperture value of the beam.

Selon une particularité du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes, lorsque la valeur de l’angle de dépointage est différente de , une valeur de la différence entre deux extrema des fonctions de Fresnel en cosinus est limitée à une plage de valeurs données, des bornes de la plage de valeur étant fonction de la valeur de l’angle de dépointage.According to a feature of the method for modifying an aperture of at least one beam of an antenna array, when the value of the depointing angle is different from , a value of the difference between two extrema of the cosine Fresnel functions is limited to a range of given values, the limits of the range of values being a function of the value of the depointing angle.

Ceci permet de limiter l’erreur entre le barycentre de rayonnement, en émission ou en réception, du signal radio traité et la valeur de l’angle de dépointage désirée.This makes it possible to limit the error between the barycenter of radiation, in transmission or in reception, of the processed radio signal and the value of the desired depointing angle.

L’invention concerne également un dispositif configuré pour modifier une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio, au moins une antenne traitant un signal radio correspondant à un signal d’amplitude uniforme modulé par une loi de phase quadratique, le dispositif comprenant des moyens pour :
- déterminer une valeur d’un coefficient du polynôme du premier degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur d’un angle de dépointage de l’antenne,
- déterminer une valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur cible d’ouverture du faisceau,
- transmettre la loi de phase quadratique à un modulateur de signaux associé à au moins une antenne dudit réseau d’antennes.The invention also relates to a device configured to modify an aperture of at least one beam of an array of radio communication antennas, at least one antenna processing a radio signal corresponding to a signal of uniform amplitude modulated by a law of quadratic phase, the device comprising means for:
- determining a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determining a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- Transmitting the quadratic phase law to a signal modulator associated with at least one antenna of said antenna array.

L’invention concerne encore un réseau d’antennes de communication radio comprenant au moins un dispositif configuré pour modifier une ouverture d’au moins un faisceau du réseau d’antennes, au moins une antenne traitant un signal radio correspondant à un signal d’amplitude uniforme modulé par une loi de phase quadratique, le dispositif comprenant des moyens pour :
- déterminer une valeur d’un coefficient du polynôme du premier degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur d’un angle de dépointage de l’antenne,
- déterminer une valeur du coefficient du polynôme du deuxième degré de la loi de phase quadratique en fonction d’une valeur cible d’ouverture du faisceau,
- transmettre la loi de phase quadratique à un modulateur de signaux associé à au moins une antenne dudit réseau d’antennes.The invention also relates to an array of radio communication antennas comprising at least one device configured to modify an aperture of at least one beam of the array of antennas, at least one antenna processing a radio signal corresponding to an amplitude signal uniform modulated by a quadratic phase law, the device comprising means for:
- determining a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determining a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- Transmitting the quadratic phase law to a signal modulator associated with at least one antenna of said antenna array.

L’invention concerne enfin un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé tel que décrit précédemment, lorsqu’il est exécuté par un processeur.The invention finally relates to a computer program product comprising program code instructions for the implementation of a method as described previously, when it is executed by a processor.

L’invention vise également un support d’enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’invention tel que décrit ci-dessus.The invention also relates to a recording medium readable by a computer on which is recorded a computer program comprising program code instructions for the execution of the steps of the method according to the invention as described above.

Un tel support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une clé USB ou un disque dur.Such recording medium can be any entity or device capable of storing the program. For example, the medium may comprise a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or else a magnetic recording means, for example a USB key or a hard disk.

D'autre part, un tel support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens, de sorte que le programme d’ordinateur qu’il contient est exécutable à distance. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau par exemple le réseau Internet.On the other hand, such a recording medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means, so that the program computer it contains is executable remotely. The program according to the invention can in particular be downloaded onto a network, for example the Internet network.

Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé objet de l’invention précité.Alternatively, the recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method which is the subject of the aforementioned invention.

Liste des figuresList of Figures

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description, given by way of a simple illustrative example, and not limiting, in relation to the figures, among which:

: cette figure représente les étapes du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio, : this figure represents the steps of the method for modifying an aperture of at least one beam of an array of radio communication antennas,

: cette figure représente une source continue, : this figure represents a continuous source,

: cette figure représente la position du maximum global des fonctions de Fresnel en cosinus, soient et . : this figure represents the position of the global maximum of the cosine Fresnel functions, let And .

: cette figure représente l’ouverture d’un faisceau du réseau d’antennes en fonction de la position du maximum global des fonctions de Fresnel en cosinus, soient et . : this figure represents the opening of a beam of the antenna array as a function of the position of the global maximum of the Fresnel functions in cosine, let And .

: cette figure représente la relation linéaire entre la valeur de et obtenue par simulation, : this figure represents the linear relationship between the value of And obtained by simulation,

: cette figure représente tracé du barycentre pour : this figure represents plot of the barycenter For

: cette figure représente les facteurs de réseau obtenu avec une solution de l’art antérieur (figures de gauche) et avec la solution objet de l’invention (figures de droite) sans dépointage , : this figure represents the network factors obtained with a solution of the prior art (figures on the left) and with the solution which is the subject of the invention (figures on the right) without depointing,

: cette figure représente les facteurs de réseau obtenu avec une solution de l’art antérieur (figures de gauche) et avec la solution objet de l’invention (figures de droite) avec un angle de dépointage de 60°en élévation et de -20° en azimut, : this figure represents the grating factors obtained with a solution of the prior art (figures on the left) and with the solution which is the subject of the invention (figures on the right) with a depointing angle of 60° in elevation and of -20 ° in azimuth,

: cette figure représente un dispositif apte à mettre en œuvre le procédé de modification de l’ouverture d’un faisceau : this figure represents a device capable of implementing the method for modifying the aperture of a beam

: cette figure représente le dispositif connecté à un modulateur de phase MP d’une antenne du réseau d’antennes. : this figure represents the device connected to an MP phase modulator of an antenna of the antenna array.

Description détaillée de modes de réalisation de l'inventionDetailed Description of Embodiments of the Invention

Le principe général de l'invention repose sur le contrôle de l’élargissement, ou du rétrécissement, du faisceau au moyen d’un couple de paramètres, le coefficient du polynôme du premier degré et le coefficient du polynôme du deuxième degré d’une loi de phase quadratique appliquée au signaux correspondant aux signaux radio traités par les N antennes d’un réseau d’antennes de communication radio, dont l’obtention des valeurs ne nécessite pas d’algorithmes d’optimisation ou de recherche exhaustive de solutions, il s’agit donc d’une solution peu complexe à mettre en œuvre. Le paramètre correspondant au coefficient du polynôme du premier degré contrôle l’angle de dépointage via une loi de phase linéaire, tandis que le coefficient du polynôme du deuxième degré contrôle la valeur de l’ouverture du faisceau via l’introduction d’une variation quadratique de phase. Dans le cas où le paramètre coefficient du polynôme du deuxième degré est nul ou non défini, le faisceau obtenu résulte uniquement d’une variation linéaire de phase ; l’ouverture du faisceau est alors dépendante de la taille du réseau d’antennes.The general principle of the invention is based on controlling the widening, or narrowing, of the beam by means of a pair of parameters, the coefficient of the first degree polynomial and the coefficient of the second degree polynomial of a law of quadratic phase applied to the signals corresponding to the radio signals processed by the N antennas of a network of radio communication antennas, the obtaining of the values of which does not require optimization algorithms or an exhaustive search for solutions, it is It is therefore a solution that is not very complex to implement. The parameter corresponding to the coefficient of the first degree polynomial controls the depointing angle via a linear phase law, while the coefficient of the second degree polynomial controls the value of the beam opening via the introduction of a quadratic variation phase. If the second degree polynomial coefficient parameter is zero or undefined, the beam obtained results solely from a linear phase variation; the beamwidth is then dependent on the size of the antenna array.

On présente désormais, en relation avec la les étapes du procédé de modification d’une ouverture d’au moins un faisceau d’un réseau d’antennes de communication radio.We now present, in relation to the the steps of the method for modifying an aperture of at least one beam of a network of radio communication antennas.

Deux modes de réalisation se distinguent, un premier mode de réalisation dans lequel il n’y a pas de dépointage et un deuxième mode de réalisation dans lequel l’angle de dépointage est différent de .Two embodiments are distinguished, a first embodiment in which there is no misalignment and a second embodiment in which the misalignment angle is different from .

Dans une étape E1, une valeur cible de l’ouverture d’au moins un faisceau du réseau d’antennes est déterminée. L’ouverture du faisceau est caractérisée autour du barycentre d’un secteur angulaire sur lequel X% de la puissance est rayonnée en émission ou en réception :In a step E1, a target value of the aperture of at least one beam of the antenna array is determined. The beam opening is characterized around the barycenter of an angular sector on which X% of the power is radiated in transmission or in reception:

(1) (1)

avec,with,

où correspond au facteur d’espace d’une source continue représentée à la , et dont l’expression es déterminée ci-dessous pour une loi de phase quadratique.Or corresponds to the space factor of a continuous source represented in the , and whose expression is determined below for a quadratic phase law.

Le rayonnement produit par une telle source s’exprime :The radiation produced by such a source is expressed as:

où et représentent respectivement la distribution en amplitude et en phase selon l’axe . correspond au nombre d’onde. Dans le présent cas de figure, il est considéré une distribution uniforme de l'amplitude; ainsi :Or And represent respectively the amplitude and phase distribution along the axis . corresponds to the wave number. In the present case, a uniform distribution of the amplitude is considered; Thus :

De plus, on se propose d’étudier l’influence d’une loi de phase quadratique sur le rayonnement produit par la source. La formulation mathématique de cette loi de phase quadratique est la suivante :In addition, we propose to study the influence of a quadratic phase law on the radiation produced by the source. The mathematical formulation of this quadratic phase law is as follows:

Après diverses manipulations, il est démontré que le facteur d’espace pour une loi de phase quadratique, peut s’exprimer sous la forme :After various manipulations, it is shown that the space factor for a quadratic phase law, can be expressed in the form:

avec,with,

Et,And,

L’équation (6) exprime la dépendance du facteur d’espace aux fonctions de Fresnel normalisées et dans le cas où une loi de phase quadratique est utilisée. Par définition :Equation (6) expresses the dependence of the space factor on normalized Fresnel functions And in the case where a quadratic phase law is used. By definition :

Il faut également noter que le facteur d'espace est explicitement dépendant du paramètreB ₂ de la loi de phase quadratique, mais aussi du paramètreB ₁ de la loi de phase quadratique à travers les arguments des fonctions de Fresnel normalisées.It should also be noted that the space factor is explicitly dependent on parameter B ₂ of the quadratic phase law, but also on parameter B ₁ of the quadratic phase law through the arguments normalized Fresnel functions.

Les et montrent que l’ouverture d’un faisceau du réseau d’antennes est dépendante de la position du maximum global des fonctions de Fresnel en cosinus, soient et . L’idée proposée par les inventeurs consiste donc à piloter l’écart entre le maximum global de la fonction de Fresnel et de la fonction de Fresnel à partir de la loi de phase afin de focaliser plus ou moins la puissance émise ou reçue par le réseau d’antennes dans une direction donnée. Sur la , la courbe en ligne continue représente la somme des deux fonctions de Fresnel en cosinus. Cette courbe présente deux extrema qui correspondent chacun à un maximum d’une fonction de Fresnel en cosinus. Sur la , la courbe en ligne continue représente l’ouverture d’un faisceau d’un réseau d’antennes. Il apparaît ainsi que l’ouverture du faisceau est liée à la position des extrema des fonctions de Fresnel en cosinus.THE And show that the beamwidth of the antenna array is dependent on the position of the global maximum of the cosine Fresnel functions, let And . The idea proposed by the inventors therefore consists in controlling the difference between the global maximum of the Fresnel function and the Fresnel function from the phase law in order to more or less focus the power emitted or received by the antenna array in a given direction. On the , the continuous line curve represents the sum of the two cosine Fresnel functions. This curve has two extrema which each correspond to a maximum of a cosine Fresnel function. On the , the solid line curve represents the beamwidth of an antenna array. It thus appears that the aperture of the beam is linked to the position of the extrema of the Fresnel functions in cosine.

Par propriété, le maximum global de la fonction de Fresnel est obtenu pour . De plus, la fonction de Fresnel étant une fonction impaire, le maximum global de la fonction de Fresnel est obtenu pour .By property, the global maximum of the Fresnel function is obtained for . Also, the Fresnel function being an odd function, the global maximum of the Fresnel function is obtained for .

Soit et , les angles pour lesquels le maximum global de la fonction de Fresnel et de la fonction de Fresnel est respectivement atteint. A partir de la propriété précédente, on peut écrire :Either And , the angles for which the global maximum of the Fresnel function and the Fresnel function is reached respectively. From the previous property, we can write:

ainsi,Thus,

(13) (13)

et,And,

(14) (14)

Dans la suite du document, on considèrera, à l’instar d’une loi de phase linéaire, que le dépointage d’un faisceau du réseau d’antennes en un angle dépend uniquement du coefficient ; avec . En effet, la loi de phase quadratique proposée peut être interprétée comme l'effet combiné d'une loi de phase linéaire pure agissant sur le dépointage, et d'une loi quadratique pure, dont il vient d’être démontrer qu'elle agit, à travers l'ajustement des fonctions de Fresnel en cosinus, sur la largeur du faisceau.In the rest of the document, it will be considered, like a linear phase law, that the depointing of a beam of the antenna array at an angle depends only on the coefficient ; with . Indeed, the proposed quadratic phase law can be interpreted as the combined effect of a pure linear phase law acting on the misalignment, and a pure quadratic law, which has just been demonstrated to act, through the adjustment of the Fresnel functions in cosine, on the width of the beam.

Ainsi,So,

Avec x l'argument intervenant pour le réglage de l’ouverture du faisceau,With x the argument for adjusting the beam opening,

et, c1 celui agissant sur le dépointage,and, c1 the one acting on the depointing,

L’écart angulaire entre le maximum global de la fonction de Fresnel et de la fonction de Fresnel , noté , s’exprime donc :The angular deviation between the global maximum of the Fresnel function and the Fresnel function , note , is therefore expressed as:

Rigoureusement, la variable n’exprime pas directement l’ouverture du faisceau obtenu. Pour cela, une variable , caractérisant l’ouverture effective du faisceau est introduite. La variable est néanmoins intéressante puisque l’écart angulaire entre le maximum global de la fonction de Fresnel et de la fonction de Fresnel est pilotable quels que soient la taille du réseau d’antennes et l’angle de dépointage. De plus, il est démontré que le coefficient de la loi de phase quadratique peut être directement déduit de la variable :Strictly, the variable does not directly express the opening of the beam obtained. For this, a variable , characterizing the effective aperture of the beam is introduced. The variable is nevertheless interesting since the angular difference between the global maximum of the Fresnel function and the Fresnel function can be controlled regardless of the size of the antenna array and the depointing angle. Moreover, it is shown that the coefficient of the quadratic phase law can be directly deduced from the variable :

::

For , with
For , with

Le coefficient de la loi de phase quadratique vaut :The coefficient of the quadratic phase law is:

::

For with
For with
For with

avec,with,

De façon à traiter une configuration de déploiement réaliste, un réseau d’antennes discret est considéré. Ainsi, les équations (1) et (2) sont écrites en fonction d’un facteur de réseau plutôt que du facteur d’espace , avec :In order to handle a realistic deployment configuration, a discrete antenna array is considered. Thus, equations (1) and (2) are written in terms of a lattice factor rather than the space factor , with :

où,Or,

avec,with,

oùz _n représente la position de la n-ième antenne du réseau d’antennes. Cette position dépend de l’indice de l’antenne (n) et de la distance entre les antennes (d) constitutives du réseau d’antennes. La distance entre antennes est contrainte à d=lambda/2, lambda étant la longueur d’onde du signal radio pour laquelle le réseau d’antennes est adapté. Puisque le rayonnement produit par une source discrétisée peut être approché par celui produit par une source continue, le contrôle de l’ouverture du faisceau au moyen de la variable reste valable dans le cas discret.where z _n represents the position of the n-th antenna of the antenna array. This position depends on the index of the antenna (n) and the distance between the antennas (d) constituting the antenna array. The distance between antennas is constrained to d=lambda/2, lambda being the wavelength of the radio signal for which the antenna array is adapted. Since the radiation produced by a discretized source can be approximated by that produced by a continuous source, controlling the beamwidth by means of the variable remains valid in the discrete case.

Dans une étape E2, une valeur estimée de la variable est déterminée en fonction de la valeur cible de l’ouverture d’au moins un faisceau caractérisée par le secteur angulaire .In a step E2, an estimated value variable is determined as a function of the target value of the aperture of at least one beam characterized by the angular sector .

Dans le premier mode de réalisation, le secteur angulaire s’exprime de la manière suivante :In the first embodiment, the angular sector is expressed as follows:

, ,

Ici en l’absence de dépointage :Here in the absence of depointing:

pour :For :

avec,with,

Dans une première implémentation du premier mode de réalisation, la valeur de peut être associée à par simulation comme représenté à la[fig. 5]. Il suffit de tabuler la courbe obtenue pour chaque longueur du réseau d’antennes.In a first implementation of the first embodiment, the value of can be associated with by simulation as shown in [fig. 5] . It suffices to tabulate the curve obtained for each length of the antenna array.

Ainsi, dans un exemple où et pour un réseau d’antennes composé d’un nombre pair d’antennes, comprenant de 8 à 128 éléments rayonnants, pour un élargissement souhaité, la valeur associée est prélevée et le coefficient calculé. Le raisonnement est, bien sûr, généralisable pour d’autres valeurs .So in an example where and for an antenna array composed of an even number of antennas, comprising from 8 to 128 radiating elements, for widening desired, the value associated is taken and the coefficient calculated. The reasoning is, of course, generalizable for other values .

Dans une deuxième implémentation du premier mode de réalisation, la relation entre la valeur et est approchée à l’aide de polynômes du 1^erdegré ou d’ordres supérieurs, la plage de fonctionnement est choisie avec précaution pour chaque longueur de réseau d’antennes car l’intervalle sur lequel il existe une relation linéaire entre et la valeur est dépendant du nombre d’antennes N du réseau d’antennes.In a second implementation of the first embodiment, the relationship between the value And is approximated using polynomials of the ^1st degree or higher orders, the operating range is chosen carefully for each antenna array length because the interval over which there is a linear relationship between and the value is dependent on the number of antennas N of the antenna array.

De de cette façon, la valeur est exprimée selon le secteur angulaire au moyen d’une fonction polynômiale et le coefficient associé est calculé.In this way, the value is expressed according to the angular sector by means of a polynomial function and the coefficient associated is calculated.

La relation entre la valeur et le secteur angulaire est approchée à l’aide de deux polynômes du 1^erdegré. Le premier polynôme est défini pour tel que tandis que le second l’est pour tel que .The relationship between value and the angular sector is approximated using two ^first degree polynomials. The first polynomial is defined for such as while the second is for such as .

Les fonctions et sont aisément approchées en remarquant que l’inverse de celles-ci sont des fonctions affines. Ainsi, par régression linéaire, on obtient une valeur estimée de et telles que :Functions And are easily approximated by noticing that the inverse of these are affine functions. Thus, by linear regression, we obtain an estimated value of And as :

(30) (30)

où,Or,

, , , , , ,

La fonction est définie de façon à s’assurer que les variations de la variable soient linéaires sur l’intervalle .Function is defined in such a way as to ensure that the variations of the variable are linear on the interval .

(31) (31)

Dans le cas où , et sont calculées à partir des coefficients de la Table 1 : 142 110 51,4 182 145 90,9 0,227 0,313 0,656 0,144 0,182 0,299 In the case where , And are calculated from the coefficients in Table 1: 142 110 51.4 182 145 90.9 0.227 0.313 0.656 0.144 0.182 0.299

L’équation polynômiale du premier degré approchant pour est alors la suivante :The first degree polynomial equation approaching For is then the following:

avec,with,

OùOr

où peut-être approché par l’équation :Or can be approximated by the equation:

avec,with,

, ,

Dans le cas où , est calculé à l’aide des coefficients de la Table 2 : 0,823 0,169 0,0165 0,563 0,126 0,0171 In the case where , is calculated using the coefficients in Table 2: 0.823 0.169 0.0165 0.563 0.126 0.0171

Ainsi, la valeur estimée peut s’exprimer de la manière suivante :Thus, the estimated value can be expressed as follows:

For :

For :

Toujours en référence à l’étape E2, dans le deuxième mode de réalisation, le secteur angulaire s’exprime de la manière suivante :Still with reference to step E2, in the second embodiment, the angular sector is expressed as follows:

où représente l’angle de dépointage et est défini ci-dessous.Or represents the misalignment angle and is defined below.

Un angle de dépointage différent de entraine la dépendance du barycentre à la variable . Il est donc important de contraindre la plage de fonctionnement de la variable de sorte à ce que l’erreur entre le barycentre et la consigne telle que , soit acceptable. En effet, lorsque l’erreur entre le barycentre et la consigne telle que est de l’ordre de plusieurs dizaine de degrés, l’énergie rayonnée par le réseau d’antennes n’est pas focalisée dans la direction souhaitée ce qui n’est pas acceptable.A depointing angle different from leads to barycenter dependence variable . It is therefore important to constrain the operating range of the variable so that the error between the barycenter and the instruction such as , is acceptable. Indeed, when the error between the barycenter and the instruction such as is of the order of several tens of degrees, the energy radiated by the antenna array is not focused in the desired direction, which is not acceptable.

Dans une première implémentation du deuxième mode de réalisation, le réseau d’antennes peut être soumis à une série de mesures pour calibrer le rayonnement effectif obtenu pour différents dépointages, suite à quoi l'élargissement effectif et le barycentre pour un ensemble de couples (B1,B2) peuvent être déterminés et les configurations tabulées. L’élargissement effectif et le barycentre pour un ensemble de couples sont déterminés et les configurations d’intérêts tabulées. In a first implementation of the second embodiment, the antenna array can be subjected to a series of measurements to calibrate the effective radiation obtained for different depointings, following which the effective broadening and the barycenter for a set of pairs (B1 ,B2) can be determined and the configurations tabulated. The effective broadening and the barycenter for a set of couples are determined and the configurations of interest tabulated.

Une deuxième implémentation du deuxième mode de réalisation, consiste à s’appuyer sur les variables et , c’est-à-dire sur les positions angulaires des maximums globaux des fonctions de Fresnel et respectivement. L’idée est de contraindre la différence maximale acceptable entre et , où :A second implementation of the second embodiment consists in relying on the variables And , i.e. on the angular positions of the global maxima of the Fresnel functions And respectively. The idea is to constrain the maximum acceptable difference between And , Or :

et où et ont été donnés par les équations (13) et (14), avec :and or And were given by equations (13) and (14), with:

Un angle de dépointage maximum de par rapport à la normale du réseau, soit est considéré dans l’implémentation proposée. Pour , il est vérifié que la condition suivante est respectée :A maximum bevel angle of relative to the network normal, or is considered in the proposed implementation. For , it is verified that the following condition is satisfied:

ainsi,Thus,

avec,with,

La borne supérieure est définie de façon à prendre en compte la contrainte pour , telle que :The upper bound is defined in such a way as to take into account the constraint For , such as :

Il est montré que l’équation est vérifiée pour , avec :It is shown that the equation is checked for , with :

où,Or,

Et And

Le tracé du barycentre pour et pour est représenté respectivement sur les et .The tracing of the barycenter For and for is represented respectively on the And .

Il est observé que l’introduction de la contrainte est une solution efficace pour limiter la plage de fonctionnement de la valeur puisque est proche de quel que soit comme montré à la .It is observed that the introduction of the constraint is an effective solution to limit the operating range of the value since is close to regardless of as shown at .

Dans l’exemple suivant, il est choisi de définir pour un nombre d’antennes et pour .In the following example, it is chosen to define for a number of antennas And For .

En définissant ces contraintes, l’erreur absolue moyenne pour entre la consigne de dépointage et le barycentre est inférieure à 2° pour et avec et .L’erreur absolue moyenne peut être réduite assez simplement en imposant une contrainte plus stricte sur ; mais cela a également pour conséquence de réduire l’ouverture du faisceau.By defining these constraints, the mean absolute error for between the depointing setpoint and the barycentre is less than 2° for And with And .The mean absolute error can be reduced quite simply by imposing a tighter constraint on ; but this also has the consequence of reducing the beam opening.

A l'instar du premier mode de réalisation, la relation entre et est approchée à l’aide d’un polynôme du 1^erdegré.Like the first embodiment, the relationship between And is approximated using a ^1st degree polynomial.

Le polynôme du 1^erdegré est défini pour The polynomial of the ^1st degree is defined for

La fonction est alors approchée en remarquant que l’inverse de celle-ci est une fonction affine. Ainsi, par régression linéaire, on obtient une valeur estimée de :Function is then approximated by noting that the inverse of this is an affine function. Thus, by linear regression, we obtain an estimated value of :

Les coefficients et sont donnés en Table 3 : 0,237 116 0,239 114 0,238 113 0,255 109 0,264 106 0,267 100 0,299 94,9 0,336 89,8 0,344 82,3 0,367 73,9 The coefficients And are given in Table 3: 0.237 116 0.239 114 0.238 113 0.255 109 0.264 106 0.267 100 0.299 94.9 0.336 89.8 0.344 82.3 0.367 73.9

L’ouverture maximale configurable d’un faisceau pour un angle de dépointage donné et une contrainte fixée est approchée via l’équation suivante :The maximum configurable aperture of a beam for a depointing angle given and a constraint fixed is approximated via the following equation:

Pour, les coefficients sont tabulés pour chaque taille de réseau d’antennes et angle de dépointage dans la table 4 :

0,632
0,720
0,844
0,933
0,980
1,00

0,630
0,811
0,872
0,939
0,984
1,01

0,659
0,745
0,884
0,925
0,978
0,999

0,582
0,773
0,844
0,909
0,963
0,989

0,525
0,698
0,811
0,890
0,945
0,976

0,534
0,696
0,806
0,867
0,917
0,955

0,473
0,612
0,726
0,815
0,880
0,922

0,353
0,541
0,711
0,764
0,825
0,885

0,314
0,561
0,577
0,732
0,765
0,836

0,357

0,430

0,591

0,590

0,727

0,752 For, the coefficients are tabulated for each antenna array size and offset angle in Table 4:

0.632
0.720
0.844
0.933
0.980
1.00

0.630
0.811
0.872
0.939
0.984
1.01

0.659
0.745
0.884
0.925
0.978
0.999

0.582
0.773
0.844
0.909
0.963
0.989

0.525
0.698
0.811
0.890
0.945
0.976

0.534
0.696
0.806
0.867
0.917
0.955

0.473
0.612
0.726
0.815
0.880
0.922

0.353
0.541
0.711
0.764
0.825
0.885

0.314
0.561
0.577
0.732
0.765
0.836

0.357

0.430

0.591

0.590

0.727

0.752

Pour un nombre d’antennes où , le coefficient peut-être approché par l’équation suivante :For a number of antennas Or , the coefficient can be approximated by the following equation:

où et sont donnés en Table 5 :

0,199 1,02 0,171 1,03 0,153 1,02 0,140 1,01 0,124 0,997 0,110 0,982 0,0953 0,953 0,0773 0,910 0,0581 0,863 0,0393 0,814 Or And are given in Table 5:

0.199 1.02 0.171 1.03 0.153 1.02 0.140 1.01 0.124 0.997 0.110 0.982 0.0953 0.953 0.0773 0.910 0.0581 0.863 0.0393 0.814

L’équation polynômiale du premier degré approchant pour est la suivante :The first degree polynomial equation approaching For is the following :

Dans une étape E3, une valeur du coefficientB ₁ , correspondant au coefficient du polynôme du premier degré de la loi de phase quadratique et une valeur du coefficientB ₂ , correspondant au coefficient du polynôme du deuxième degré de la loi de phase quadratique sont alors calculées.In a step E3, a value of the coefficient B ₁ , corresponding to the coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law and a value of the coefficient B ₂ , corresponding to the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law are then calculated.

Dans le premier mode de réalisation, l’angle de dépointage ayant une valeur de , la valeur du coefficientB ₁ est nulle.In the first embodiment, the misalignment angle having a value of , the value of coefficient B ₁ is zero.

La valeur du coefficient B2 est obtenue de la manière suivante :The value of coefficient B2 is obtained as follows:

Dans le deuxième mode de réalisation, la valeur du coefficientB ₁ est obtenue de la manière suivante In the second embodiment, the value of the coefficient B ₁ is obtained as follows

Enfin, dans une étape E4, le déphasage à appliquer à l’antenne n du réseau d’antennes est calculé en fonction des résultats de l’étape E3.Finally, in a step E4, the phase shift to be applied to antenna n of the antenna array is calculated according to the results of step E3.

Ainsi, dans le premier mode de réalisation, le déphasage à appliquer est obtenu de la manière suivante :Thus, in the first embodiment, the phase shift to be applied is obtained as follows:

L’erreur relative obtenue entre l’ouverture cible du faisceau et l’ouverture effectivement obtenue est calculé via la formule suivante :The relative error obtained between the target beam aperture and the opening actually obtained is calculated using the following formula:

Ainsi, dans le deuxième mode de réalisation, le déphasage à appliquer est obtenu de la manière suivante :Thus, in the second embodiment, the phase shift to be applied is obtained as follows:

Les et représentent les facteurs de réseau obtenu avec une solution de l’art antérieur (figures de gauche) et avec la solution objet de l’invention (figures de droite) respectivement sans dépointage et avec un angle de dépointage de 60° en élévation et de -20° en azimut.THE And represent the grating factors obtained with a solution of the prior art (figures on the left) and with the solution that is the subject of the invention (figures on the right) respectively without depointing and with a depointing angle of 60° in elevation and - 20° in azimuth.

Le procédé objet de la présente invention, avec ou sans dépointage, est directement généralisable aux réseaux planaires d’antennes. Pour un réseau d’antennes à deux dimensions défini dans le plan (y, z), le facteur de réseau est calculé comme suit :The method that is the subject of the present invention, with or without depointing, can be directly generalized to planar antenna arrays. For a two-dimensional antenna array defined in the (y, z) plane, the array factor is calculated as follows:

où désigne l’excitation en phase de l’antenne situé sur la ligne et la colonne. L’excitation est calculée à partir des lois de phase quadratique et , telles que :Or designates the in-phase excitation of the antenna located on the line and the column. excitement is calculated from the quadratic phase laws And , as :

L’excitation du réseau planaire d’antennes est alors calculée à l’aide du produit de Kronecker :The excitation of the planar array of antennas is then calculated using the Kronecker product:

L’excitation en phase ainsi obtenue a la propriété remarquable d’être séparable, c’est-à-dire qu’il existe un coefficient de proportionnalité entre les excitations de la 1^èrecolonne et celles de la colonne et entre les excitations de la 1^èreligne et celles de la ligne.The in-phase excitation thus obtained has the remarkable property of being separable, i.e. there is a coefficient of proportionality between the excitations of the ^1st column and those of the column and between the excitations of the ^1st line and those of the line.

Cette propriété permet de réécrire le facteur de réseau de la façon suivante :This property allows the network factor to be rewritten as follows:

Avec,With,

où et correspondent respectivement au élément de et au élément de . A partir de l’équation (53), il apparaît clairement que l’ouverture du faisceau selon dépend de et donc de , tandis que l’ouverture du faisceau selon dépend de ; l’ouverture du faisceau peut donc être piloté indépendamment selon et .Or And correspond respectively to element of and at element of . From equation (53), it is clear that the beamwidth according to depend on and therefore of , while the beam opening according to depend on ; the opening of the beam can therefore be controlled independently according to And .

La représente un dispositif 10 apte à mettre en œuvre le procédé de modification de l’ouverture d’un faisceau objet selon la .There represents a device 10 able to implement the method for modifying the aperture of an object beam according to the .

Un dispositif 10 peut comprendre au moins un processeur matériel 101, une unité de stockage 102, et au moins une interface de réseau 103 qui sont connectés entre eux au travers d’un bus 104. Bien entendu, les éléments constitutifs du dispositif 10 peuvent être connectés au moyen d’une connexion autre qu’un bus.A device 10 can comprise at least one hardware processor 101, a storage unit 102, and at least one network interface 103 which are connected together through a bus 104. Of course, the constituent elements of the device 10 can be connected by means of a connection other than a bus.

Le processeur 101 commande les opérations du dispositif. L'unité de stockage 102 stocke au moins un programme pour la mise en œuvre de la méthode selon un mode de réalisation à exécuter par le processeur 101, et diverses données, telles que des paramètres utilisés pour des calculs effectués par le processeur 101, des données intermédiaires de calculs effectués par le processeur 101, etc. Le processeur 101 peut être formé par tout matériel ou logiciel connu et approprié, ou par une combinaison de matériel et de logiciel. Par exemple, le processeur 101 peut être formé par un matériel dédié tel qu'un circuit de traitement, ou par une unité de traitement programmable telle qu'une unité centrale de traitement (Central Processing Unit) qui exécute un programme stocké dans une mémoire de celui-ci.The processor 101 controls the operations of the device. The storage unit 102 stores at least one program for implementing the method according to one embodiment to be executed by the processor 101, and various data, such as parameters used for calculations performed by the processor 101, intermediate data of calculations carried out by the processor 101, etc. Processor 101 may be any known and suitable hardware or software, or a combination of hardware and software. For example, the processor 101 can be formed by dedicated hardware such as a processing circuit, or by a programmable processing unit such as a Central Processing Unit which executes a program stored in a memory of this one.

L'unité de stockage 102 peut être formée par n'importe quel moyen approprié capable de stocker le programme ou les programmes et des données d'une manière lisible par un ordinateur. Des exemples d'unité de stockage 102 comprennent des supports de stockage non transitoires lisibles par ordinateur tels que des dispositifs de mémoire à semi-conducteurs, et des supports d'enregistrement magnétiques, optiques ou magnéto-optiques chargés dans une unité de lecture et d'écriture.Storage unit 102 may be formed by any suitable means capable of storing the program or programs and data in a computer readable manner. Examples of storage unit 102 include non-transitory computer-readable storage media such as semiconductor memory devices, and magnetic, optical, or magneto-optical recording media loaded into a read-and-write unit. 'writing.

Au moins une interface réseau 103 fournit une connexion entre le dispositif 10 et un modulateur de phase d’un signal connecté à une antenne du réseau d’antennes.At least one network interface 103 provides a connection between the device 10 and a signal phase modulator connected to an antenna of the antenna array.

La représente le dispositif 10 connecté à un modulateur de phase MP d’une antenne du réseau d’antennes. Le modulateur de phase est également connecté à une chaine radiofréquence CRF dont le rôle est de convertir le signal après traitement en bande de base en un signal transposé utile, amplifié et transposé en fréquenceS _RF . Le modulateur de phase MP fournit alors un signal radio déphaséS _RF ( ),la valeur du déphasage appliqué ayant été calculée selon l’un des mode de réalisation du procédé de modification de l’ouverture d’un faisceau objet de l’invention.There represents the device 10 connected to a phase modulator MP of an antenna of the antenna array. The phase modulator is also connected to a CRF radio frequency chain whose role is to convert the signal after baseband processing into a useful transposed signal, amplified and transposed at S _RF frequency. The phase modulator MP then supplies a phase-shifted radio signal S _RF ( ), the value of the phase shift applied having been calculated according to one of the embodiments of the method for modifying the aperture of a beam which is the subject of the invention.

Claims

Method for modifying an aperture of at least one beam of a network of radio communication antennas, at least one antenna processing a radio signal corresponding to a signal of uniform amplitude modulated by a quadratic phase law, the method including the following steps:
- determination of a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determination of a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- modulation of the signal by means of the quadratic phase law.

Method for modifying an aperture of at least one beam according to claim 1, in which the value of the coefficient of the polynomial of the second degree is also a function of a power value of the radio signal processed by the said antenna.

A method of modifying an aperture of at least one beam according to claim 1 or 2 wherein, a space factor of said antenna being expressed by means of cosine Fresnel functions, the value of the coefficient of the polynomial of the second degree is a function of a position of the extrema of the cosine Fresnel functions.

Method of modifying an aperture of at least one beam according to claim 3, in which the value of the coefficient of the polynomial of the second degree represents a difference between two extrema of the cosine Fresnel functions.

Method of modifying an aperture of at least one beam according to claim 4, in which a linear relation links the difference between two extrema of the cosine Fresnel functions and the aperture value of the beam.

Method for modifying an aperture of at least one beam according to claim 4 in which, when the value of the depointing angle is different from , a value of the difference between two extrema of the cosine Fresnel functions is limited to a range of given values, the limits of the range of values being a function of the value of the depointing angle.

Device configured to modify an aperture of at least one beam of a network of radio communication antennas, at least one antenna processing a radio signal corresponding to a signal of uniform amplitude modulated by a quadratic phase law, the device comprising ways to:
- determining a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determining a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- Transmitting the quadratic phase law to a signal modulator associated with at least one antenna of said antenna array.

Network of radio communication antennas comprising at least one device configured to modify an aperture of at least one beam of the antenna network, at least one antenna processing a radio signal corresponding to a signal of uniform amplitude modulated by a quadratic phase, the device comprising means for:
- determining a value of a coefficient of the polynomial of the first degree of the quadratic phase law as a function of a value of an angle of depointing of the antenna,
- determining a value of the coefficient of the polynomial of the second degree of the quadratic phase law as a function of a target beam aperture value,
- Transmitting the quadratic phase law to a signal modulator associated with at least one antenna of said antenna array.

computer program product comprising program code instructions for implementing a method of modifying an aperture of at least one beam of a radio communication antenna array according to claim 1, when executed by a processor.