WO2025180992A1 - Procédé, dispositif et programme de de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication. - Google Patents

Procédé, dispositif et programme de de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication.

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WO2025180992A1
WO2025180992A1 PCT/EP2025/054789 EP2025054789W WO2025180992A1 WO 2025180992 A1 WO2025180992 A1 WO 2025180992A1 EP 2025054789 W EP2025054789 W EP 2025054789W WO 2025180992 A1 WO2025180992 A1 WO 2025180992A1
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WO
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satellite
receiver
ris
area
determined
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Application number
PCT/EP2025/054789
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English (en)
Inventor
Jean-Marc Kelif
Emile Stephan
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Orange SA
Original Assignee
Orange SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1853—Satellite systems for providing telephony service to a mobile station, i.e. mobile satellite service
    • H04B7/18539—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection
    • H04B7/18543—Arrangements for managing radio, resources, i.e. for establishing or releasing a connection for adaptation of transmission parameters, e.g. power control

Definitions

  • TITLE Method, device and program for controlling a coverage area of a server satellite of a communication system.
  • the invention relates to the general field of telecommunications. It relates more particularly to the configuration of a satellite communication network and in particular the control of a coverage area.
  • the invention finds a preferred but non-limiting application in the context of mobile services based on a satellite communication network.
  • a satellite communication network relies on a plurality of satellites placed in orbit and deployed to cover a given geographical area of the Earth's surface.
  • a satellite called a “server satellite” transmits a radio signal to the user equipment with a certain power called a transmission power.
  • the server satellite is the one that covers the geographical area in which the user equipment is located and to which the user equipment is connected or associated.
  • a satellite comprises one or more transmission spots, each covering a geographical area, called the coverage area, at the center of which the signal power emitted by the spot is maximum when the transmitter is pointing at the nadir.
  • the signal power, and therefore the available throughput, decreases as it moves away from the center of the coverage area.
  • the signal emitted by the server satellite undergoes attenuation which is a function of the direct line distance separating the server satellite from the user equipment.
  • the transmission power and the radius of the area are defined jointly to guarantee a minimum quality of service at any point in the coverage area.
  • the received signal may be affected in particular by interference generated by other satellites in the satellite network which transmit simultaneously using the same resources as the server satellite (typically the same frequency), and by the characteristics of the receiver's environment.
  • Each satellite in the satellite network other than the server satellite is in fact likely to generate a signal interfering with the useful signal emitted by the server satellite: the interference thus generated depends on the altitude of the satellite in question, its transmission power and its relative position in relation to the area covered by the server satellite.
  • the resulting impact on the performance of the server satellite is not negligible because all the satellites in the satellite network transmit simultaneously to a large number of user devices in the same frequency band.
  • the signal strength received by user equipment is also affected by the equipment's environment. For example, whether the receiver is in an urban or rural environment, or whether the equipment is located inside or outside a building, affects the useful power received.
  • This interference has an impact on the signal strength and therefore on the characteristics of the area actually covered by a satellite, in particular on the radius of the area covered.
  • the state of the art does not allow us to know a priori whether the characteristics of a spot and/or a satellite, in particular its transmission power, make it possible to cover a given area with a requested quality of service, nor whether it is possible to achieve such an objective by adjusting certain transmission parameters, for example the transmission power.
  • the operator cannot therefore, a priori, guarantee a particular quality of service and coverage to the recipient.
  • a method for controlling, by a control entity of a telecommunications system, a coverage area of a server satellite of a satellite communications system comprising a plurality of satellites comprising the following steps:
  • the method allows to maintain a coverage area of constant size regardless of the level of interference affecting the signal. For example, by regularly implementing the method, a coverage area of fixed size can be maintained during the movement of the satellite.
  • the method can thus be implemented iteratively, at a frequency that can be determined according to the speed of movement of the satellite and the radius of the current coverage area so as to provide a coverage area of stable dimensions, thus facilitating the configuration of the satellite constellation.
  • the method further makes it possible to determine a priori whether or not a user at a given location can be covered by a given satellite with a particular target quality of service, i.e. whether the user is within the effective coverage area taking into account interfering satellites and the receiver's environment.
  • the target quality of service is a minimum quality of service that a receiver must be able to benefit from at any point in the coverage area.
  • a communications satellite may comprise one or more transmission spots, each of which covers a particular geographical area.
  • spot and “satellite” will be used interchangeably to designate a transmission spot of a satellite, so that the terms “area covered by a satellite” and “area covered by a satellite spot” are equivalent here.
  • the method is such that at least one dimension Rc of a geographical area C to be covered by the server satellite with a particular target quality of service is determined, at least from the positions of a particular terrestrial receiver and the server satellite.
  • Such an arrangement allows for adjustment of the power at which the satellite will have to transmit a signal so that a receiver at a particular location can be covered with a particular quality of service. For example, when a user is located at the edge of the coverage area and the quality of service he receives falls below a threshold value, the method makes it possible to determine the transmission power required to increase the radius of the coverage area to include the user. In the event that the maximum transmission power is reached, the receiver can be assigned to another satellite.
  • the step of determining a minimum transmission power of the satellite comprises the following sub-steps:
  • Determination of a minimum transmission power of the server satellite allowing to offer a target quality of service in a coverage area C of radius Rc, taking into account the determined level of interference.
  • the method makes it possible to determine a priori whether a particular location is included in the satellite coverage area, i.e. whether the location makes it possible to offer a particular quality of service taking into account the overall level of interference, and to determine if this is not the case a transmission power making it possible to extend the coverage to the location so that it benefits from the expected quality of service.
  • the overall interference level is determined by taking into account the overall relative impact of the other satellites taking into account the local environment of the receiver by a relationship equivalent to the relationship:
  • the transmission power required to cover a particular area in which a receiver is located is thus determined by taking into account the characteristics of other spots and/or other satellites (in particular their distance from the receiver in question and their transmission power) and the characteristics of the receiver's environment.
  • the method is such that the communication system further comprises at least one reconfigurable intelligent surface RIS adapted to control the way in which the signal is reflected on this surface, the method further comprising the following steps:
  • a RIS comprises a two-dimensional matrix of elementary cells that can be configured to dynamically modify the characteristics (particularly in terms of direction) of a reflected electromagnetic wave, in response to an incident wave.
  • RIS near the terminal and in particular the application of a configuration adapted to one or more RIS, makes it possible to improve the quality of the signal to the receiver.
  • the phase difference between the direct line signal and the reflected signal can be determined from the difference between the distance between the satellite and the RIS and the distance between the satellite and the receiver. This phase difference is used to configure the RIS.
  • the step of selecting at least one RIS comprises calculating a product of the distance between the receiver and the RIS by the distance between the RIS and the satellite, a RIS being selected when it minimizes said product.
  • Such an arrangement allows the selection of at least one particular RIS among the RISs which are in proximity to the terrestrial receiver which maximizes the useful power to the receiver.
  • the power p received by the receiver is given by the following relationship:
  • K, K t the propagation factors of the direct signal and the signals reflected by the RIS i. These factors take into account the gains of the transmitter from the receiver and the RIS. ) depends on the ratio between the distance separating the transmitter and receiver and the product (r z * ri'). Thus, when this product is minimum, the factor to is maximum.
  • the method maximizes the power useful to the receiver. It is thus possible to reduce the power of the transmitter to cover a given area.
  • the invention relates to a device for controlling a coverage area of a server satellite of a satellite communication system comprising a plurality of satellites, the device comprising a processor coupled to a memory in which are recorded program instructions configured to implement the following steps:
  • the device is configured to determine the transmission power so as to cover an area with a target radius Rc determined at least from the location of a particular terrestrial receiver.
  • the invention also relates to a control unit comprising a control device as described above.
  • the invention also relates to a communication system comprising such a control unit, a plurality of satellites, and at least one terrestrial receiver.
  • the steps of the control method are determined by computer program instructions.
  • the invention also relates to a computer program comprising instructions adapted to the implementation of the steps of a control method as described above, when the program is executed by a processor.
  • This program may use any programming language, and may be in the form of source code, object code, or code intermediate between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other desirable form.
  • the invention also relates to a computer-readable information medium on which is recorded a computer program comprising instructions for executing the steps of a control method as described above.
  • the information carrier may be any entity or device capable of storing the program.
  • the carrier may include a storage medium, such as a ROM, for example a CD-ROM or a microelectronic circuit ROM, flash memory, or a magnetic recording medium, such as a hard disk.
  • the information carrier 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.
  • the program according to the invention can be downloaded from an Internet-type network.
  • the information carrier may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to perform or to be used in the performance of the method in question.
  • the devices, controllers, systems, programs and information media have advantages similar to those conferred by the control method.
  • Figure 1 represents an environment suitable for implementing the control method according to a particular embodiment
  • Figure 2 shows a satellite whose coverage area is affected by interference
  • FIG. 3 is a flowchart representing the main steps of a control method according to a particular embodiment
  • Figure 4 is a diagram representing the architecture of a device suitable for implementing the control method in a particular embodiment.
  • Figure 1 represents an environment suitable for implementing the control method according to a particular embodiment.
  • the environment comprises a communication system 110 comprising a plurality of satellites 100 to 102 of a constellation of LEO (Low Earth Orbit) satellites.
  • the constellation notably comprises a satellite 100 called a “server”, which is adapted to transmit a signal to a terrestrial receiver 103 of the system 110 present in its coverage area.
  • Each satellite may comprise one or more spots configured to emit a signal with a particular configuration.
  • the local environment of the receiver 103 includes buildings 104 likely to alter the transmitted signal by generating multi-path type interference for example.
  • the communication system 110 may include reconfigurable reflective surfaces, for example RIS surfaces 105 and 106 adapted to dynamically modify, by configuration, characteristics of a reflected electromagnetic wave, in response to an incident wave.
  • the RIS surfaces 105 and 106 are in particular configured to modify the phase of the reflected signal in response to a particular configuration command.
  • the system 110 finally comprises a control unit 107, adapted to communicate with the RIS surfaces 105 and 106, the satellites 100 to 102 and the terminal 103.
  • a control unit 107 adapted to communicate with the RIS surfaces 105 and 106, the satellites 100 to 102 and the terminal 103.
  • the control unit can communicate with the entities via a wired network, a cellular network, a satellite connection or by any suitable means.
  • the control unit can receive data from the receiver 103, the RIS surfaces and the satellites, but also transmit data to these pieces of equipment and in particular transmit a configuration to a particular satellite or RIS surface in order to modify the settings thereof.
  • the satellites 100-102, the control unit 107, the receiver 103 and the RIS surfaces 104-105 form a communication system 110.
  • a communication system 110 may comprise other well-known entities necessary for its operation but which have not been represented for the sake of clarity.
  • a set of satellites is deployed at a certain altitude.
  • a satellite transmits data to a user on the ground, it emits a radio signal to this user at a certain power.
  • the radio signal covers a particular geographical area, the extent of which depends not only on the characteristics of the satellite, in particular its transmission power and its orbit, but also on the level of interference to which the signal is subject.
  • the power of the useful signal likely to be received in the covered area varies according to the location and orbital parameters of the satellites: when the satellite is pointing at nadir, it is maximum at the center of the covered area and decreases as it moves away from the center until it reaches a minimum value below which it is no longer possible to offer a given quality of service.
  • the coverage area of a satellite is thus defined by the geographical area within which the power of the useful signal is greater than a threshold allowing a target quality of service to be offered. It is thus understood that the dimensions of a satellite's coverage area are affected by possible interference.
  • a nominal coverage area C of radius R c of a satellite 200 can be reduced to an area C' of radius R cl due to interference.
  • area C' makes it possible to offer a quality of service S which would otherwise be available throughout area C in the absence of interference.
  • control method makes it possible to determine the transmission power P required, taking into account interference, to cover a particular area, for example the nominal coverage area C.
  • control method is for example implemented by the control unit 107 of the communication system 110 of FIG. 1.
  • the control unit 107 determines the characteristics of a geographical area to be covered by a satellite or a spot of a particular satellite.
  • the projection of the signal on the ground is generally of the form circular, the extent of a coverage area can therefore be defined by its radius.
  • the control unit can determine the radius Rc of an area to be covered C.
  • the radius Rc can correspond to the radius of a nominal coverage area determined by the configuration of the communication system.
  • the geographical area actually covered by a satellite with a particular quality of service may be different from the nominal coverage area, in particular because of interference likely to affect the signal strength in the area.
  • the radius Rc can also be determined from the respective positions of a particular terrestrial receiver and the server satellite so that the radius Rc can be determined so as to include the location of a particular receiver in the coverage area.
  • the radius Rc is at least equal to the distance separating the terrestrial receiver from the center of the coverage area.
  • the center of the area is determined from the orbital parameters of the satellite.
  • the positions of the receiver and the server satellite are respectively obtained by interrogating the receiver 103 when it is equipped with a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver, and from orbital parameters of the satellite in question.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • step 301 the control unit 107 determines an overall interference level determined from the relative positions and transmission powers of the satellites present in an interference zone with respect to those of the receiver, and from a particular topology of the local environment at the receiver likely to influence said overall interference level.
  • control unit determines an average value of the SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) of the signal perceived by the receiver 103, which takes into account interference and thermal noise, when considering the impact of the environment and all interfering satellites and spots.
  • SINR Signal to Interference plus Noise Ratio
  • y(r) and T(j) the relative impact of the positions and relative powers of the interference sources (other satellites, other spots of the same satellite) compared to those of the receiver. These are factors which characterize the topology of the system in which the spot is located (other spots belonging to the same satellite, satellite constellation) in relation to the receiver. We can also speak of a sort of "form factor" of the system. In other words, y(r) and T(j) characterize the overall impact of the topology of the system on the receiver of the useful signal. These factors are defined by relationships equivalent to:
  • the mean m y of the interference to useful signal ratio and the square of the standard deviation S 2 allow us to calculate a term C characterizing the mean value of the SIR of the perceived signal, which takes into account interference but not thermal noise, when we consider the impact of the environment and all interfering satellites and spots:
  • c characterizes the impact, in terms of the square of the standard deviation, of interference and thermal noise on the SINR of the perceived signal, when considering the impact of the environment and all interfering satellites and spots. It is given by the formula:
  • the control unit can thus determine the average value m t of the SINR of the perceived signal, taking into account interference and thermal noise, and considering the impact of the environment and all interfering satellites and spots.
  • step 304 the control unit 107 determines the minimum power at which the server satellite must transmit a signal to cover the zone C with a particular quality of service.
  • R c is the radius of the coverage area
  • G is the probability of non-coverage.
  • Q is a complementary error function such that:
  • the control unit updates the configuration of the satellite from the minimum power determined in step 304. To do this, the control unit transmits a message to the satellite whose transmission power must be updated, the message comprising an identifier of the spot and a command to update a transmission parameter, such as the transmission power.
  • the server satellite can thus adapt its transmission power to cover a particular area with a guaranteed minimum quality of service, taking into account the ground environment and interference likely to be generated by other satellites in the constellation.
  • the satellite is configured with a minimum transmission power to cover the area, which limits energy expenditure and reduces the risk of the transmitted signal interfering with signals from other satellites using the same resources.
  • the method takes into account reconfigurable reflective surfaces 105 and 106 (or RIS, for Reconfigurable Intelligent Surfaces in English) present in the environment of the receiver 103 to determine the characteristics of the coverage area.
  • the method comprises a step 302 during which one or more RIS located near the receiver 103 or a particular location are selected.
  • the control unit 107 selects the RIS which are located at a distance less than a particular threshold from the receiver or the location in question.
  • control unit 107 determines, among the selected RISs, the RISs which are most likely to positively influence the signal strength at the location.
  • control unit 107 determines, for each selected RIS, a product of the distance r t between the server satellite of the RIS i, with the distance r between the RIS i and the receiver.
  • the control unit 107 first selects the RISs 105 and 106 because the distance separating them from the terminal 103 is less than a particular threshold. The control unit 107 then determines which of these RISs is most suitable for improving the signal to the receiver. For this, the control unit 107 calculates the product (ri * r ) and the product (rj * and selects the RIS that is associated with the lowest value product. As seen previously, a RIS that minimizes such a product maximizes the power of the signal reflected back to the receiver.
  • step 303 the control unit determines the value of a phase shift of the signal received in direct line at the location of the receiver 103 with the signal reflected by the selected RIS.
  • the control unit can calculate the phase shift ⁇ p by multiplying the difference between the distance traveled by the direct line signal and the distance traveled by the reflected signal by the wave number:
  • control unit configures the RIS to modify the phase of the reflected signal, so as to align the phase of the reflected signal with the phase of the signal received in direct line by the receiver.
  • control unit can then determine a new minimum transmission power so that the server satellite can guarantee a particular quality of service in the area C of radius Rc considered.
  • Figure 4 represents the architecture of a device 400 adapted to implement the control method according to a particular embodiment.
  • the device 400 is for example integrated into the control unit 107 shown in Figure 1.
  • the device 400 comprises a data processing module comprising a storage space 401, for example a memory (MEM), a processing unit 402, equipped for example with a microprocessor (PROC), and controlled by a computer program (PGR) 403 whose instructions are configured to implement the control method as described previously in relation to FIG. 3.
  • MEM memory
  • PROC microprocessor
  • PGR computer program
  • the code instructions of the computer program 403 are for example loaded into the memory 401 before being executed by the processor of the processing unit 402.
  • the microprocessor of the processing unit 402 implements, according to the instructions of the computer program 403, the steps of the control method described above with reference to FIG. 3.
  • the device comprises communication means 404, allowing it to exchange messages with other devices.
  • These communication means are for example an Ethernet, WiFi, 3G, 4G, 5G, etc. network interface.
  • the communication means 404 allow in particular the device 400 to exchange data with a terrestrial receiver and with a particular satellite, either directly or via one or more communication networks, and/or with RIS reflective panels.
  • the device 400 includes a module 405 for determining at least one dimension of a geographic area to be covered.
  • the module 405 may be implemented by program instructions configured to determine the radius of an area to be covered from the respective positions of a server satellite and a geographic location. In some embodiments, the module 405 determines the radius of an area to be covered such that the area includes a particular terrestrial receiver.
  • the device 400 comprises a module 406 for determining an overall interference level in the area to be covered determined by the module 405.
  • the module 406 can be implemented by program instructions configured to determine an overall interference level determined from the relative positions and transmission powers of the satellites present in an interference area with respect to those of the receiver, and from a particular topology of the local environment at the receiver likely to influence said overall interference level.
  • the program instructions of the module 406 are configured to determine an overall interference level taking into account the impact of satellites present in an interference zone, taking into account the local environment and thermal noise from the formulas [Math 4] to [Math 15] described above.
  • the device 400 comprises a module 407 for determining a minimum transmission power allowing coverage of the area determined by the module 405.
  • the module is implemented by program instructions configured to calculate the expression [Math 16] for a particular coverage radius and a target quality of service.
  • the device 400 also comprises a configuration module 408 adapted to apply a particular configuration to the satellite communication system.
  • the configuration module is for example implemented by computer program instructions configured to transmit to a server satellite an update of the transmission power from the power determined by the module 407.
  • the device 400 comprises a module 409 for configuring at least one RIS.
  • the configuration module 409 is for example implemented by program instructions which are configured to select one or more RIS according to the distance which separates it from a terrestrial receiver and/or according to the value of a product of the distance between the satellite and the RIS and the distance between the RIS and the receiver.
  • the instructions are further configured to determine, for each selected RIS, a phase shift between the signal received by the receiver in direct line and the phase of the signal reflected by the RIS in question, and to configure the RIS from the calculated phase shift, so as to align the phases of the reflected signal with the phase of the signal received in direct line by the receiver and thus increase the power of the useful signal received.
  • the module 407 for determining a minimum transmission power takes into account the effect of the RIS on the useful signal received by the receiver to determine the minimum transmission power required to cover the area defined by the radius determined by the module 405.
  • the device 400 is integrated into a server of a communications network, for example in a control unit, in a server satellite, in a terrestrial receiver such as a smartphone, a computer, a connected vehicle, a base station, etc.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication satellitaire comprenant une pluralité de satellites, le procédé comprenant des étapes de détermination (300) d'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service particulière, de détermination (301) d'un niveau d'interférence global sur la zone C à couvrir à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence et d'une caractéristique de l'environnement au sol susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global, de détermination (305) d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant d'offrir une qualité de service cible dans la zone C à couvrir, compte tenu du niveau d'interférences déterminé, et de configuration (306) du satellite serveur avec la puissance d'émission déterminée. L'invention vise également un dispositif et un programme d'ordinateur adaptés pour mettre en œuvre le procédé.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé, dispositif et programme de de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication.
Domaine technique
L'invention se rapporte au domaine général des télécommunications. Elle concerne plus particulièrement la configuration d'un réseau de communication satellitaire et notamment le contrôle d'une zone de couverture.
L'invention trouve une application privilégiée mais non limitative dans le cadre de services mobiles s'appuyant sur un réseau de communication satellitaire.
Art antérieur
De façon connue en soi, un réseau de communication satellitaire s'appuie sur une pluralité de satellites placés sur orbite et déployés pour couvrir une zone géographique donnée de la surface terrestre. Pour transmettre des données vers un équipement utilisateur du réseau satellitaire, un satellite, dit « satellite serveur », émet un signal radio vers l'équipement utilisateur avec une certaine puissance dite d'émission. On note que le satellite serveur est celui qui couvre la zone géographique dans laquelle se trouve l'équipement utilisateur et auquel l'équipement utilisateur est connecté ou associé.
Un satellite comprend un ou plusieurs spots d'émission couvrant chacun une zone géographique, dite zone de couverture, au centre de laquelle la puissance du signal émis par le spot est maximum lorsque l'émetteur pointe au nadir. La puissance du signal, et donc le débit disponible décroit en s'écartant du centre de la zone de couverture. En effet, le signal émis par le satellite serveur subit une atténuation qui est fonction de la distance en ligne directe séparant le satellite serveur de l'équipement utilisateur. Ainsi, la puissance d'émission et le rayon de la zone sont définis conjointement pour garantir une qualité de service minimum en tout point de la zone de couverture.
Cependant, des facteurs externes sont susceptibles d'altérer le signal émis par un satellite et donc de modifier les caractéristiques de la zone de couverture. Le signal reçu peut notamment être affecté par des interférences générées par les autres satellites du réseau satellitaire qui émettent simultanément en utilisant les mêmes ressources que le satellite serveur (typiquement la même fréquence), et par les caractéristiques de l'environnement du récepteur.
Chaque satellite du réseau satellitaire autre que le satellite serveur est en effet susceptible de générer un signal interférant avec le signal utile émis par le satellite serveur : l'interférence ainsi générée dépend de l'altitude du satellite en question, de sa puissance d'émission et de sa position relative par rapport à la zone couverte par le satellite serveur. L'impact en résultant sur les performances du satellite serveur n'est pas négligeable car tous les satellites du réseau satellitaire émettent simultanément vers un grand nombre d'équipements utilisateurs dans la même bande de fréquences.
La puissance du signal reçu par un équipement utilisateur est également affectée par l'environnement de l'équipement. Par exemple, le fait que le récepteur se trouve dans un environnement urbain, rural, ou le fait que l'équipement soit situé à l'intérieur ou à l'extérieur d'un bâtiment conditionne la puissance utile reçue.
Ces interférences ont un impact sur la puissance du signal et donc sur les caractéristiques de la zone effectivement couverte par un satellite, notamment sur le rayon de la zone couverte.
L'état de la technique ne permet pas de savoir a priori si les caractéristiques d'un spot et/ou d'un satellite, en particulier sa puissance d'émission, permettent de couvrir une zone donnée avec une qualité de service demandée, ni s'il est possible d'atteindre un tel objectif en ajustant certains paramètres de transmission, par exemple la puissance d'émission. L'opérateur ne peut donc pas, a priori, garantir une qualité de service et une couverture particulière au destinataire.
Il existe donc un besoin pour une méthode permettant de déterminer et de contrôler l'étendue d'une zone couverte par un satellite dans laquelle une qualité de service particulière est requise.
Résumé de l'invention A cet effet, il est proposé un procédé de contrôle, par une entité de contrôle d'un système de télécommunication, d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication satellitaire comprenant une pluralité de satellites, le procédé comprenant les étapes suivantes :
Détermination d'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière,
Détermination d'un niveau d'interférence global sur la zone C à couvrir à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence et d'une caractéristique de l'environnement au sol susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global,
Détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant de couvrir la zone C avec la qualité de service cible, compte tenu du niveau d'interférences global déterminé, et
Configuration du satellite serveur avec la puissance d'émission déterminée.
Il est ainsi proposé d'ajuster la puissance d'émission d'un satellite pour que la zone de couverture atteigne une taille particulière en tenant compte des interférences susceptibles d'affecter la dimension de cette zone de couverture.
De cette façon, le procédé permet de conserver une zone de couverture de taille constante quel que soit le niveau d'interférence affectant le signal. Par exemple, en mettant en œuvre régulièrement le procédé, on peut conserver une zone de couverture de taille fixe au cours du déplacement du satellite. Le procédé peut ainsi être mis en œuvre itérativement, à une fréquence pouvant être déterminée selon la vitesse de déplacement du satellite et du rayon de la zone de couverture courante de manière à offrir une zone de couverture de dimensions stable, facilitant ainsi la configuration de la constellation de satellite.
Le procédé permet en outre de déterminer a priori si un utilisateur à une localisation donnée peut ou non être couvert par un satellite donné avec une qualité de service cible particulière, c'est-à-dire si l'utilisateur se trouve dans la zone de couverture effective compte tenu des satellites interférents et de l'environnement du récepteur. La qualité de service cible est une qualité de service minimum dont un récepteur doit pouvoir bénéficier en tout point de la zone de couverture.
Un satellite de communication peut comprendre un ou plusieurs spots d'émission qui permettent chacun de couvrir une zone géographique particulière. Dans cet exposé, on utilisera indifféremment les termes « spot » ou « satellite » pour désigner un spot d'émission d'un satellite, de sorte que les formulations « zone couverte par un satellite » et « zone couverte par un spot d'un satellite » sont ici équivalentes.
Dans un mode de réalisation particulier, le procédé est tel que, au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière est déterminée, au moins à partir des positions d'un récepteur terrestre particulier et du satellite serveur.
Une telle disposition permet un ajustement de la puissance à laquelle le satellite devra émettre un signal pour qu'un récepteur à un emplacement particulier puisse être couvert avec une qualité de service particulière. Par exemple, lorsqu'un utilisateur est situé en bordure de zone de couverture et que la qualité de service dont il bénéficie descend sous une valeur seuil, le procédé permet de déterminer la puissance d'émission requise pour augmenter le rayon de la zone de couverture afin d'inclure l'utilisateur. Dans le cas où la puissance maximale d'émission serait atteinte, le récepteur peut être assigné à un autre satellite.
Selon un mode particulier de réalisation, l'étape de détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite comprend les sous-étapes suivantes :
Détermination d'un rayon Rc’ d'une zone C couverte par un émetteur satellite à partir d'une puissance d'émission courante du satellite et du niveau global d'interférences déterminé, et
Détermination qu'un emplacement particulier est compris dans la zone de couverture C à partir du rayon Rc’ déterminé et de la position du satellite émetteur, Lorsque l'emplacement n'est pas compris dans la zone de couverture C, détermination du rayon cible Rc d'une zone de couverture C permettant d'inclure l'emplacement, et
Détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant d'offrir une qualité de service cible dans une zone de couverture C de rayon Rc, compte tenu du niveau d'interférences déterminé.
De cette façon, le procédé permet de déterminer à priori si un emplacement particulier est compris dans la zone de couverture du satellite, c'est-à-dire si l'emplacement permet d'offrir une qualité de service particulière compte tenu du niveau global d'interférences, et de déterminer si tel n'est pas la cas une puissance d'émission permettant d'étendre la couverture jusqu'à l'emplacement pour qu'il bénéficie de la qualité de service attendue.
Selon une réalisation particulière, le niveau d'interférence global est déterminé en tenant compte de l'impact relatif global des autres satellites compte tenu de l'environnement local du récepteur par une relation équivalente à la relation :
[Math 1] dans laquelle a désigne l'écart-type de l'influence de l'environnement local du récepteur, Tj désigne la distance séparant le récepteur du satellite j, avec a = In 10/10.
Une telle relation permet de modéliser l'impact global de la topologie du système sur le récepteur du signal utile, en prenant en compte à la fois la topologie du réseau satellitaire et la topologie de l'environnement local au récepteur. y . rr4
Le terme _ J 7 7 caractérise l'impact relatif des positions relatives des sources
)z d'interférences (autres satellites, autres spots du même satellite) par rapport à celles du récepteur. La puissance d'émission requise pour couvrir une zone particulière dans laquelle se situe un récepteur est ainsi déterminée en tenant compte des caractéristiques des autres spots et/ou autres satellites (notamment leur distance par rapport au récepteur considéré et de leur puissance d'émission) et des caractéristiques de l'environnement du récepteur.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé est tel que le système de communication comprend en outre au moins une surface intelligente reconfigurable RIS adaptée pour contrôler la façon dont le signal se réfléchit sur cette surface, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :
Sélection d'un sous-ensemble de RIS du système de communication en prenant en compte au moins la distance séparant une RIS du récepteur terrestre, et
Configuration de la phase d'au moins une RIS sélectionnée à partir des positions respectives du satellite serveur, de la RIS et du récepteur terrestre, de façon à mettre en phase le signal reçu en ligne directe par le récepteur terrestre avec la phase du signal réfléchi par la RIS sélectionnée et augmenter la puissance utile reçue par le récepteur.
Les surfaces réfléchissantes reconfigurables (Reconfigurable Intelligent Surfaces, ou RIS en anglais) sont une innovation technologique récente dans le secteur des télécommunications. Une RIS comprend une matrice bidimensionnelle de cellules élémentaires qui peuvent être configurées pour permettre une modification dynamique des caractéristiques (notamment en termes de direction) d'une onde électromagnétique réfléchie, en réponse à une onde incidente.
La prise en compte de RIS à proximité du terminal, et notamment l'application d'une configuration adaptée à une ou plusieurs RIS permet d'améliorer la qualité du signal au récepteur.
Il est ainsi proposé d'appliquer une configuration particulière à une ou plusieurs RIS à proximité du terminal qui modifie la phase du signal réfléchi de façon à la faire correspondre à la phase du signal reçu en ligne directe par le récepteur terrestre. Autrement dit, une partie du signal qui n'aurait pas atteint le récepteur est réfléchie vers lui après un alignement de phase pour augmenter la puissance du signal reçu. Le procédé permet ainsi de tirer parti de la présence de RIS à proximité du récepteur terrestre pour appliquer une configuration particulière au système de communication et déterminer avec précision la puissance d'émission nécessaire pour couvrir une zone géographique dans laquelle se situe un récepteur particulier.
La phase du signal étant égale à la distance séparant l'émetteur et le récepteur multipliée par le nombre d'onde (soit T I , avec A la longueur d'onde), on peut déterminer la différence de phase entre le signal en ligne directe et le signal réfléchi, à partir de la différence entre la distance séparant le satellite et la RIS et la distance séparant le satellite et le récepteur. Cette différence de phase permet de configurer la RIS.
Dans un mode de réalisation particulier, l'étape de sélection d'au moins une RIS comprend le calcul d'un produit de la distance entre le récepteur et la RIS par la distance entre la RIS et le satellite, une RIS étant sélectionnée lorsqu'elle minimise ledit produit.
Une telle disposition permet la sélection d'au moins une RIS particulière parmi les RIS qui sont à proximité du récepteur terrestre qui maximise la puissance utile au récepteur.
Lorsque le satellite émet une puissance P, la puissance p reçue par le récepteur est donnée par la relation suivante :
[Math 2]
Avec :
[Math 3]
Avec : r la distance entre le satellite serveur et le récepteur, rt la distance entre le satellite et la RIS i, r- la distance entre la RIS t et le récepteur,
K, Kt les facteurs de propagation du signal direct et des signaux réfléchis par les RIS i. Ces facteurs prennent en compte les gains de l'émetteur du récepteur et des RIS. ) dépend du rapport entre la distance séparant l'émetteur et récepteur et du produit (rz * ri'). Ainsi, lorsque ce produit est minimum, le facteur to est maximum.
L'effet d'une RIS pour le récepteur, après contrôle de phase, se traduit par une puissance reçue accrue d'un facteur (1 + to)2.
Ainsi, en proposant de sélectionner une RIS qui minimise la valeur du produit (rz * r-), le procédé maximise la puissance utile au récepteur. Il est ainsi possible de réduire la puissance de l'émetteur pour couvrir une zone donnée.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication satellitaire comprenant une pluralité de satellites, le dispositif comprenant un processeur couplé à une mémoire dans laquelle sont enregistrées des instructions de programme configurées pour mettre en œuvre les étapes suivantes :
Détermination d'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière,
Détermination d'un niveau d'interférence global sur la zone C à couvrir à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence et d'une caractéristique de l'environnement au sol susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global,
Détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant d'offrir une qualité de service cible dans la zone C à couvrir, compte tenu du niveau d'interférences global déterminé, et
Configuration du satellite serveur avec la puissance d'émission déterminée. Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif est configuré pour déterminer la puissance d'émission de manière à couvrir une zone dont de rayon cible Rc déterminé au moins à partir de la localisation d'un récepteur terrestre particulier.
L'invention vise également une unité de contrôle comprenant un dispositif de contrôle tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne aussi un système de communication comprenant une telle unité de contrôle, une pluralité de satellites, et au moins un récepteur terrestre.
Dans un mode particulier de réalisation, les étapes du procédé de contrôle sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateur.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé de contrôle tel que décrit ci-dessus, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'information lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions pour l'exécution des étapes d'un procédé de contrôle tel que décrit ci-dessus.
Le support d'informations 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, une mémoire flash, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, comme un disque dur.
D'autre part, le support d'informations 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. Le programme selon l'invention peut être téléchargé sur un réseau de type Internet.
Alternativement, le support d'informations 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 en question.
Les différents modes ou caractéristiques de réalisation précités peuvent être ajoutés indépendamment ou en combinaison les uns avec les autres, aux étapes du procédé de contrôle.
Les dispositifs, contrôleurs, systèmes, programmes et supports d'information présentent des avantages analogues à ceux conférés par le procédé de contrôle.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préféré décrit en référence aux dessins annexés parmi lesquels :
La figure 1 représente un environnement adapté pour mettre en œuvre le procédé de contrôle selon un mode particulier de réalisation,
Le figure 2 représente un satellite dont la zone de couverture est affectée par des interférences,
La figure 3 est un ordinogramme représentant les principales étapes d'un procédé de contrôle selon une réalisation particulière,
La figure 4 est un diagramme représentant l'architecture d'un dispositif adapté pour mettre en œuvre le procédé de contrôle dans une réalisation particulière.
Description détaillée
Dans la description qui va suivre, des modes de réalisation sont décrits sur la base d'exemples non limitatifs permettant d'expliciter les concepts sur lesquels se base l'invention. En particulier, bien que les exemples et la terminologie employés peuvent se référer à certaines technologies ou standards bien connus, ces références ne sont pas limitatives et d'autres technologies peuvent être adaptées pour mettre en œuvre les concepts de l'invention.
La figure 1 représente un environnement adapté pour mettre en œuvre le procédé de contrôle selon un mode particulier de réalisation.
L'environnement comprend un système de communication 110 comprenant une pluralité de satellites 100 à 102 d'une constellation de satellites LEO (pour Low Earth Orbit en anglais). La constellation comprend notamment un satellite 100 dit « serveur », qui est adapté pour transmettre un signal vers un récepteur terrestre 103 du système 110 présent dans sa zone de couverture. Chaque satellite peut comprendre un ou plusieurs spots configurés pour émettre un signal avec une configuration particulière.
L'environnement local du récepteur 103 comprend des bâtiments 104 susceptibles d'altérer le signal transmis en générant des interférences de type multi-trajet par exemple.
De façon optionnelle, le système de communication 110 peut comprendre des surfaces réfléchissantes reconfigurables, par exemple des surfaces RIS 105 et 106 adaptées pour modifier dynamiquement, par configuration, des caractéristiques d'une onde électromagnétique réfléchie, en réponse à une onde incidente. Les surfaces RIS 105 et 106 sont en particulier configurées pour modifier la phase du signal réfléchi en réponse à une commande de configuration particulière.
Le système 110 comprend enfin une unité de contrôle 107, adaptée pour communiquer avec les surfaces RIS 105 et 106, les satellites 100 à 102 et le terminal 103. Aucune limitation n'est attachée à la nature du contrôleur. Par exemple, il peut s'agir d'un serveur dans un cœur de réseau de communication, ou encore d'un équipement particulier d'une station de base d'un réseau cellulaire. L'unité de contrôle peut communiquer avec les entités par l'intermédiaire d'un réseau filaire, d'un réseau cellulaire, une connexion satellitaire ou par tout moyen adapté. Ainsi, l'unité de contrôle peut recevoir des données en provenance du récepteur 103, des surfaces RIS et des satellites, mais aussi transmettre des données vers ces équipements et particulièrement transmettre une configuration vers un satellite ou une surface RIS particulière afin d'en modifier le paramétrage.
Les satellites 100-102, l'unité de contrôle 107, le récepteur 103 et les surfaces RIS 104-105 forment un système de communication 110. Bien entendu, un tel système peut comprendre d'autres entités bien connues nécessaires à son fonctionnement mais qui n'ont pas été représentées dans un souci de clarté.
Dans un tel système de communication, un ensemble de satellites est déployé à une certaine altitude. Lorsqu'un satellite transmet des données vers un utilisateur au sol, il émet un signal radio vers cet utilisateur à une certaine puissance. Le signal radio couvre une zone géographique particulière dont l'étendue dépend non seulement des caractéristiques du satellite, notamment de sa puissance d'émission et de son orbite, mais aussi du niveau d'interférence que subit le signal. Bien entendu, la puissance du signal utile susceptible d'être reçu dans la zone couverte varie selon l'emplacement et les paramètres orbitaux des satellites: lorsque le satellite pointe au nadir, elle est maximale au centre de la zone couverte et diminue en s'éloignant du centre jusqu'à atteindre une valeur plancher au- dessous de laquelle il n'est plus possible d'offrir une qualité de service déterminée. La zone de couverture d'un satellite est ainsi définie par la zone géographique au sein de laquelle la puissance du signal utile est supérieure à un seuil permettant d'offrir une qualité de service cible. On comprend ainsi que les dimensions d'une zone de couverture d'un satellite sont affectées par l'éventuelles interférences.
Ainsi, en référence à la figure 2, une zone de couverture nominale C de rayon Rc d'un satellite 200 peut être réduite à une zone C’ de rayon Rcl du fait d'interférences. Autrement dit, en présence d'interférence, seule la zone C' permet d'offrir une qualité de service S qui serait par ailleurs disponible dans toute la zone C en l'absence d'interférences.
Dans ces conditions, le procédé de contrôle permet de déterminer la puissance d'émission P nécessaire, compte tenu des interférences, pour couvrir une zone particulière, par exemple la zone de couverture nominale C.
Une réalisation particulière du procédé de contrôle va maintenant être décrite en relation avec la figure 3. Le procédé est par exemple mis en œuvre par l'unité de contrôle 107 du système de communication 110 de la figure 1.
Lors d'une première étape 300, l'unité de contrôle 107 détermine les caractéristiques d'une zone géographique à couvrir par un satellite ou un spot d'un satellite particulier. Lorsque l'émetteur pointe au nadir, la projection au sol du signal est de forme généralement circulaire, l'étendue d'une zone de couverture peut donc être définie par son rayon. Ainsi, l'unité de contrôle peut déterminer le rayon Rc d'une zone à couvrir C. Le rayon Rc peut correspondre au rayon d'une zone de couverture nominale déterminée par la configuration du système de communication. Comme on l'a vu, la zone géographique effectivement couverte par un satellite avec une qualité de service particulière peut être différente de la zone de couverture nominale, notamment à cause d'interférences susceptibles d'affecter la puissance du signal dans la zone.
Le rayon Rc peut également être déterminé à partir des positions respectives d'un récepteur terrestre particulier et du satellite serveur de sorte que le rayon Rc peut être déterminé de façon à inclure l'emplacement d'un récepteur particulier dans la zone de couverture. Autrement dit, le rayon Rc est au moins égal à la distance séparant le récepteur terrestre du centre de la zone de couverture. Le centre de la zone étant déterminé à partir des paramètres orbitaux du satellite. Par exemple, les positions du récepteur et du satellite serveur sont respectivement obtenues par interrogation du récepteur 103 lorsqu'il est muni d'un récepteur GNSS (pour Global Navigation Satellite System en anglais), et à partir de paramètres orbitaux du satellite considéré.
A l'étape 301, l'unité de contrôle 107 détermine un niveau d'interférence global déterminé à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence par rapport à celles du récepteur, et d'une topologie particulière de l'environnement local au récepteur susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global.
Pour cela, l'unité de contrôle détermine une valeur moyenne du SINR (pour Signal to Interference plus Noise Ratio en anglais) du signal perçu par le récepteur 103, qui tient compte des interférences et du bruit thermique, lorsque l'on considère l'impact de l'environnementf et de tous les satellites et spots interférents.
Les inventeurs ont d'abord modélisé par des termes y(r) et T(j) l'impact relatif des positions et puissances relatives des sources d'interférences (autres satellites, autres spots du même satellite) par rapport à celles du récepteur. Ce sont des facteurs qui caractérisent la topologie du système dans lequel se situe le spot (autres spots appartenant au même satellite, constellation de satellites) par rapport au récepteur. On peut aussi parler d'une sorte de « facteur de forme » du système. Autrement dit y(r) et T(j) caractérisent l'impact global de la topologie du système sur le récepteur du signal utile. Ces facteurs sont définis par des relations équivalentes à :
[Math 4]
[Math 5] dans lesquelles ry désigne la distance séparant un satellite interférence j du récepteur et r la distance entre le satellite serveur et le récepteur.
Les inventeurs ont ensuite utilisé la formule [Math 4] pour caractériser l'impact global du shadowing /(/), c'est-à-dire de l'influence sur le signal des obstacles présents dans l'environnement, compte-tenu de la topologie du système satellitaire, par la relation :
[Math 6]
Avec :
Les facteurs y(r) et /(/) permettent ainsi de calculer une moyenne my du ratio interférence sur signal utile à un emplacement particulier, prenant en compte l'impact du shadowing :
[Math 7] A partir du facteur (/), permettant de prendre en compte le shadowing, les inventeurs proposent de calculer l'écart-type du ratio signal utile sur interférence SI reçu au récepteur. SI modélise alors l'impact des interférences (sans prendre compte le bruit thermique) sur le SIR (pour Signal to Interference Ratio en anglais) du signal perçu, lorsque l'on considère l'impact de l'environnement du récepteur et de tous les satellites et spots interférents.
[Math 8]
La moyenne my du ratio interférence sur signal utile et le carré de l'écart-type S2 permettent de calculer un terme C caractérisant la valeur moyenne du SIR du signal perçu, qui tient compte des interférences mais pas du bruit thermique, lorsque l'on considère l'impact de l'environnement et de tous les satellites et spots interférents :
[Math 9]
2S; cf = emy+
L'influence du bruit thermique sur le signal est caractérisée par une valeur dN telle que :
[Math 10] a2 a2 dN = e mN +—
Où :
[Math 11]
Avec Nth le bruit thermique, P la puissance d'émission et K la constante de propagation. Il est alors possible de définir une valeur mt caractérisant la valeur moyenne du SINR du signal perçu, en tenant compte des interférences et du bruit thermique, lorsque l'on considère l'impact de l'environnement et de tous les satellites et spots interférents.
[Math 12]
Le terme c caractérise l'impact, en termes du carré de l'écart type, des interférences et du bruit thermique sur le SINR du signal perçu, lorsque l'on considère l'impact de l'environnement et de tous les satellites et spots interférents. Il est donné par la formule :
[Math 13]
Dans laquelle :
[Math 14]
Et
[Math 15]
L'unité de contrôle peut ainsi déterminer la valeur moyenne mt du SINR du signal perçu, en tenant compte des interférences et du bruit thermique, et en considérant l'impact de l'environnement et de tous les satellites et spots interférents.
A l'étape 304, l'unité de contrôle 107 détermine la puissance minimale à laquelle le satellite serveur doit émettre un signal pour couvrir la zone C avec une qualité de service particulière.
Cette puissance minimale est déterminée à partir de la relation suivante :
[Math 16]
Où :
Rc est le rayon de la zone de couverture,
P la puissance d'émission du satellite, ô la qualité de service cible, at l'écart-type du shadowing,
A la surface de la zone de couverture, soit n. Rc 2,
G est la probabilité de non-couverture.
Par exemple, si G = 5%, alors pour un rayon de couverture Rc et une puissance P, alors on obtient une qualité de service ô avec une probabilité de 95%. Autrement dit, on a 5% de chance d'avoir une qos inférieure à ô dans une zone de couverture de rayon Rc avec une puissance P.
Une telle relation permet ainsi de déterminer une puissance P pour un rayon de couverture Rc et une qualité de service ô.
Dans l'expression [Math 16], Q est une fonction d'erreur complémentaire telle que :
[Math 17] erf(x)
Lors d'une étape 305, l'unité de contrôle met à jour la configuration du satellite à partir de la puissance minimale déterminée à l'étape 304. Pour cela, l'unité de contrôle transmet un message vers le satellite dont la puissance d'émission doit être mise à jour, le message comprenant un identifiant du spot et une commande de mise à jour d'un paramètre de transmission, comme la puissance d'émission.
Le satellite serveur peut ainsi adapter sa puissance d'émission pour couvrir une zone particulière avec une qualité de service minimum garantie, en tenant compte de l'environnement au sol et des interférences susceptibles d'être générées par d'autres satellites de la constellation. Le satellite est configuré avec une puissance minimale de transmission permettant de couvrir la zone, ce qui a pour effet de limiter la dépense énergétique et de réduire le risque que le signal transmis interfère avec les signaux d'autres satellites utilisant les mêmes ressources.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé prend en compte des surfaces réfléchissantes reconfigurables 105 et 106 (ou RIS, pour Reconfigurable Intelligent Surfaces en anglais) présentes dans l'environnement du récepteur 103 pour déterminer les caractéristiques de la zone de couverture.
Pour cela, le procédé comprend une étape 302 au cours de laquelle une ou plusieurs RIS localisées à proximité du récepteur 103 ou d'un emplacement particulier sont sélectionnées. Par exemple, lors de cette première sélection, l'unité de contrôle 107 sélectionne les RIS qui sont situés à une distance inférieure à un seuil particulier du récepteur ou de l'emplacement en question.
Selon une réalisation particulière, l'unité de contrôle 107 détermine, parmi les RIS sélectionnées, les RIS qui sont les plus susceptibles d'influencer positivement la puissance du signal à l'emplacement.
Pour cela, l'unité de contrôle 107 détermine, pour chaque RIS sélectionnée, un produit de la distance rt entre le satellite serveur de la RIS i, avec la distance r entre la RIS i et le récepteur.
Par exemple, en référence à la figure 1, l'unité de contrôle 107 sélectionne en premier lieu les RIS 105 et 106 parce que la distance qui les sépare du terminal 103 est inférieure à un seuil particulier. L'unité de contrôle 107 détermine ensuite laquelle de ces RIS est la plus adaptée pour améliorer le signal au récepteur. Pour cela, l'unité de contrôle 107 calcule le produit (ri * r ) et le produit (rj * et sélectionne la RIS qui est associée au produit de plus faible valeur. Comme on l'a vu précédemment, une RIS qui minimise un tel produit permet de maximiser la puissance du signal réfléchi vers le récepteur.
A l'étape 303, l'unité de contrôle détermine la valeur d'un déphasage du signal reçu en ligne direct à l'emplacement du récepteur 103 avec le signal réfléchi par la RIS sélectionnée. L'unité de contrôle peut calculer le déphasage <p en multipliant la différence entre la distance parcourue par le signal en ligne directe et la distance parcourue par le signal réfléchi par le nombre d'ondes :
[Math 18]
Avec : r la distance séparant le satellite serveur du récepteur en ligne directe, r£ la distance séparant le satellite serveur de la RIS sélectionnée, r- la distance séparant la RIS sélectionnée du récepteur, k = 2 ^ le nombre d'onde.
A
A partir de la valeur de déphasage calculée, l'unité de contrôle configure la RIS pour modifier la phase du signal réfléchi, de manière à aligner la phase du signal réfléchi avec la phase du signal reçu en ligne directe par le récepteur.
De cette façon, le signal en ligne directe et le signal réfléchi sont reçus en phase par le récepteur, la puissance du signal résultant étant ainsi augmentée. Plus précisément, l'effet d'une RIS pour le récepteur, après contrôle de phase, se traduit par une puissance reçue accrue d'un facteur (1 + a>)2, a» étant défini par la relation [Math 3],
L'augmentation de la puissance du signal utile reçu grâce à la configuration d'une ou plusieurs RIS à proximité autorise une réduction de la puissance d'émission du satellite pour garantir une qualité de service dans la zone considérée. L'unité de contrôle peut alors déterminer une nouvelle puissance d'émission minimale pour que le satellite serveur puisse garantir une qualité de service particulière sur la zone C de rayon Rc considérée.
La figure 4 représente l'architecture d'un dispositif 400 adapté pour mettre en œuvre le procédé de contrôle selon une réalisation particulière. Le dispositif 400 est par exemple intégré à l'unité de contrôle 107 représentée sur la figure 1. Le dispositif 400 comprend un module de traitement de données comprenant un espace de stockage 401, par exemple une mémoire (MEM), une unité de traitement 402, équipée par exemple d'un microprocesseur (PROC), et pilotée par un programme d'ordinateur (PGR) 403 dont les instructions sont configurées pour mettre en œuvre le procédé de contrôle tel que décrit précédemment en relation avec la figure 3.
A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 403 sont par exemple chargées dans la mémoire 401 avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 402. Le microprocesseur de l'unité de traitement 402 met en œuvre, selon les instructions du programme d'ordinateur 403, les étapes du procédé de contrôle décrit ci- avant en référence à la figure 3.
Pour cela, outre la mémoire 401 et le processeur 402, le dispositif comprend des moyens de communication 404, lui permettant d'échanger des messages avec d'autres dispositifs. Ces moyens de communication sont par exemple une interface réseau Ethernet, WiFi, 3G, 4G, 5G, etc... Les moyens de communication 404 permettent en particulier au dispositif 400 d'échanger des données avec un récepteur terrestre et avec un satellite particulier, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un ou plusieurs réseaux de communication, et/ou avec des panneaux réfléchissants RIS.
Le dispositif 400 comprend un module 405 de détermination d'au moins une dimension d'une zone géographique à couvrir. Le module 405 peut être mis en œuvre par des instructions de programme configurées pour déterminer le rayon d'une zone à couvrir à partir des positions respectives d'un satellite serveur et d'un emplacement géographique. Dans certaines réalisations, le module 405 détermine le rayon d'une zone à couvrir de telle sorte que la zone inclue un récepteur terrestre particulier.
Le dispositif 400 comprend un module 406 de détermination d'un niveau d'interférence global dans la zone à couvrir déterminée par le module 405. Le module 406 peut être mis en œuvre par des instructions de programme configurées pour déterminer un niveau d'interférence global déterminé à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence par rapport à celles du récepteur, et d'une topologie particulière de l'environnement local au récepteur susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global. Pour cela, les instructions de programme du module 406 sont configurées pour déterminer un niveau d'interférences global prenant en compte l'impact des satellites présents dans une zone d'interférence en tenant compte de l'environnement local et du bruit thermique à partir des formules [Math 4] à [Math 15] décrites ci-avant.
Le dispositif 400 comprend un module 407 de détermination d'une puissance d'émission minimale permettant de couvrir la zone déterminée par le module 405. Le module est mis en œuvre par des instructions de programme configurées pour calculer l'expression [Math 16] pour un rayon de couverture particulière et une qualité de service cible.
Le dispositif 400 comprend aussi un module de configuration 408 adapté pour appliquer une configuration particulière au système de communication satellitaire. Le module de configuration est par exemple mis en œuvre par des instructions de programme d'ordinateur configurées pour transmettre à un satellite serveur une mise à jour de la puissance d'émission à partir de la puissance déterminée par le module 407.
Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif 400 comprend un module 409 de configuration d'au moins une RIS. Le module de configuration 409 est par exemple mis en œuvre par des instructions de programmes qui sont configurées pour sélectionner une ou plusieurs RIS selon la distance qui le sépare d'un récepteur terrestre et/ou selon la valeur d'un produit de la distance entre le satellite et la RIS et de la distance entre la RIS et le récepteur. Les instructions sont en outre configurées pour déterminer, pour chaque RIS sélectionnée, un déphasage entre le signal reçu par le récepteur en ligne directe et la phase du signal réfléchi par la RIS en question, et pour configurer la RIS à partir du déphasage calculé, de sorte à aligner les phases du signal réfléchi avec la phase du signal reçu en ligne directe par le récepteur et augmenter ainsi la puissance du signal utile reçu.
Dans une réalisation particulière, le module 407 de détermination d'une puissance d'émission minimale prend en compte l'effet de la RIS sur le signal utile reçu par le récepteur pour déterminer la puissance d'émission minimale requise pour couvrir la zone définie par le rayon déterminé par le module 405.
Dans certaines réalisations, le dispositif 400 est intégré dans un serveur d'un réseau de communication, par exemple dans une unité de contrôle, dans un satellite serveur, dans un récepteur terrestre tel qu'un téléphone intelligent, un ordinateur, un véhicule connecté, une station de base, etc..

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle, par une entité de contrôle d'un système de télécommunication, d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication satellitaire comprenant une pluralité de satellites, le procédé comprenant les étapes suivantes :
Détermination (300) d'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière, Détermination (301) d'un niveau d'interférence global sur la zone C à couvrir à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence et d'une caractéristique de l'environnement au sol susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global,
Détermination (305) d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant de couvrir la zone C avec la qualité de service cible, compte tenu du niveau d'interférences global déterminé, et
Configuration (306) du satellite serveur avec la puissance d'émission déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière est déterminée au moins à partir des positions d'un récepteur terrestre particulier et du satellite serveur.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape de détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite comprend les sous- étapes suivantes :
Détermination d'un rayon Rc’ d'une zone C couverte par un émetteur satellite à partir d'une puissance d'émission courante du satellite et du niveau global d'interférences déterminé, et
Détermination qu'un emplacement particulier est compris dans la zone de couverture C à partir du rayon Rc’ déterminé et de la position du satellite émetteur, Lorsque l'emplacement n'est pas compris dans la zone de couverture C, détermination du rayon cible Rc d'une zone de couverture C permettant d'inclure l'emplacement, et
Détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant d'offrir une qualité de service cible dans une zone de couverture C de rayon Rc, compte tenu du niveau d'interférences déterminé.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le niveau d'interférence global est déterminé en tenant compte de l'impact relatif global des autres satellites compte tenu de l'environnement local du récepteur par une relation équivalente à la relation : dans laquelle a désigne l'écart-type de l'influence de l'environnement local du récepteur, Tj désigne la distance séparant le récepteur du satellite j, avec a = In 10/10.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le système de communication comprend en outre au moins une surface intelligente reconfigurable RIS adaptée pour contrôler la façon dont le signal se réfléchit sur cette surface, et dans lequel la puissance d'émission du satellite serveur est déterminée en tenant compte de l'influence sur la puissance du signal à un emplacement particulier, d'au moins une RIS particulière configurée selon les étapes suivantes :
Sélection d'un sous-ensemble de RIS du système de communication en prenant en compte au moins la distance séparant une RIS du récepteur terrestre, et Configuration de la phase d'au moins une RIS sélectionnée à partir des positions respectives du satellite serveur, de la RIS et du récepteur terrestre, de façon à mettre en phase le signal reçu en ligne directe par le récepteur terrestre avec la phase du signal réfléchi par la RIS sélectionnée et augmenter la puissance utile reçue par le récepteur.
6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel l'étape de sélection d'au moins une RIS comprend le calcul d'un produit de la distance entre le récepteur et la RIS par la distance entre la RIS et le satellite, une RIS étant sélectionnée lorsqu'elle minimise ledit produit.
7. Dispositif de contrôle d'une zone de couverture d'un satellite serveur d'un système de communication satellitaire comprenant une pluralité de satellites, le dispositif comprenant un processeur (402) couplé à une mémoire (401) dans laquelle sont enregistrées des instructions de programme (403) configurées pour mettre en œuvre les étapes suivantes :
Détermination d'au moins une dimension Rc d'une zone géographique C à couvrir par le satellite serveur avec une qualité de service cible particulière,
Détermination d'un niveau d'interférence global sur la zone C à couvrir à partir des positions et puissances d'émission relatives des satellites présents dans une zone d'interférence et d'une caractéristique de l'environnement au sol susceptible d'influencer ledit niveau d'interférence global,
Détermination d'une puissance d'émission minimale du satellite serveur permettant de couvrir la zone C avec la qualité de service cible, compte tenu du niveau d'interférences global déterminé, et
Configuration du satellite serveur avec la puissance d'émission déterminée.
8. Dispositif selon la revendication 7 dans lequel la puissance d'émission est déterminée de manière à couvrir une zone dont de rayon cible Rc déterminé au moins à partir de la localisation d'un récepteur terrestre particulier.
9. Unité de contrôle comprenant un dispositif selon les revendications 7 ou 8.
10. Programme d'ordinateur comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé de contrôle selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, lorsque le programme est exécuté par un processeur.
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