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- _ 1 2 tl 9 3 ~ 3
La présente invention concerne un procédé de transmission de signaux
5 radioélectrique via un réseau de satellites entre une station terrestre fixe et des
terminaux mobiles d'usagers.
Elle concerne également un système de transmission mettant en oeuvre
le procédé.
Selon l'invention, par "station terrestre f1xe", il faut entendre une station
10 terminale de traf1c internationale, ou une installation similaire; cette dernière
pouvant elle-meme être reliée à des réseaux terrestres de communication et/ou à
d'autres stations du même type, par voie terrestre ou par liaison satellite.
De même, le terme "tPrmin~l mobile" englobe de nombreux type de
terminaux, en particulier des terminaux portables, par exemple du type dit "pager",
5 selon la terminologie anglo-saxonne.
On connâît de nombreux systèmes de communication par satellite, soit
pour des services mobiles, soit pour des services fixes. De façon générale, les voies
suivies ont été très divergentes selon que l'on considère un type ou l'autre de ces
services, que ce soit en termes de bandes de fréquences (bande L ou S dans un cas,
20 C, Ku ou Ka dans l'autre cas), de capacité (quelques Mbits/s, dans un cas, des
centaines de Mbits/s dans l'autre cas), de couverture (global ou régional, dans un
cas, global par illumination ponctuelle, régional ou national, dans l'autre cas) ou en
taille et capacité de termin~llx (de 1 mètre à quelques centimètres avec un débit de
données de quelques kbits/s, dans un cas, de 17 mètres à 1 mètres avec un débit de
25 données de l'ordre de quelques Mbits/s à quelques centaines de Mbits/s).
Récemment, la tendance pour les réseaux de satellites destinés aux
services mobiles est qu'ils soient constitués de satellites lancés sur des orbites basses
(dites "LEO") ou moyennes (dites "M:EO"). Ces satellites sont capables de desservir
des terminaux portables à l'aide d'antenne omnidirectionnelles, généralement pour
30 des transmissions vocales très fortement compressées. Par contre, les réseauxsatellites destinés aux services fixes restent à base de satellites lancés sur des orbites
géostationnaires (dites "GEO"). Ils sont destinés plus particulièrement au trafic
interurbain ou privé (réseaux loués) par réseaux à haut débit.
La partie "bas débit" du marché des communications par satellites
:~5 (antennes paraboliques de moins d'un mètre de diamètre) est concernée par des
valises portables et un effort important a été réalisé en faveur de terminaux
- 2 2~93J73
portables bon marché. Cependant ce segment de marché laisse vierge un segment
plus performant de terminaux mobiles, c'est-à-dire des terminaux portables largebande. De plus en plus, un besoin se fait sentir pour ce marché, situé entre lesservices traditionnels "fixes" et "mobiles" de communication par satellite. Ce
nouveau marché parâît également pouvoir répondre à de nouvelles exigences pour
des "communications mobiles large bande". Or, il est bien connu que les réseaux
cellulaires telle~les, du moins à court terme, ne pourront offrir des débits de
communication supérieurs à 16 kbits/s.
On peut également penser à des application de téléphonie ou de
0 télécopie à l'aide de terminaux perforrnants, par exemple dans les contrées éloignées
dépourvues d'infrastructure terrestres suffisantes: "mini-noeud" de communication,
etc.
Il est donc nécessaire de développer un système de communication par
satellite, à couverture mondiale, nécessitant un investissement initial raisonnable,
1~ mais qui offre des performances de haut niveau ( débit de données typique de
64 kbits/s au minimum, faible délai de tr~n~mi~.~ion) pour des terminaux, à antenne
dépliable, de la taille d'une calculatrice de poche. En outre, le système ne doit pas
nécessiter, avant les mises en opérations, des procédures de coordination longues.
Enfin, le système ne doit pas engendrer des interférences avec les autres systèmes
20 de satellites, notamment géostationnaires.
Le procédé et le système selon l'invention visent à résoudre
simultanément ces exigences tout en palliant les inconvénients de l'art connu.
Pour ce faire, la partie "terrestre" du système selon l'invention consiste
en un grand nombre de terminaux d'usagers portables large bande et des stations de
25 commande des satellites, de préférence dupliquées.
La partie "espace" consiste en un réseau de satellites sur orbite moyenne
("MEO") qui sont commandés par les stations précités, par l'intermédiaire de
stations relais de télémétrie, poursuite et de commande ("TT&C"). Les stations de
commande peuvent être mises en liaison avec des stations terminales de trafic
3() international. Les orbites sont circulaires et inclinées, avec une période nodale de
8 heures sidérales (c'est-à-dire à triple synchronisation avec la rotation de la terre).
Les satellites du réseau précité répètent systématiquement le même tracé sur
au-dessus de la terre chaque 24 heures, comme explicité dans l'article de J. MASS:
"Triply Geosynchronous Orbits for Mobile Communications", paru dans "15th
:~ AI~A Conference on Communication Satellite Systems"", San Diego, 1994, pages
1220-1226. Les satellites, en nombre minimal de six, mais préférentiellement de
3 21 ~3573
sept, doivent en outre satisfaire à un certains nombre de critères supplémentaires
comme il le sera montré ci-après.
Les terminaux portables d'usagers peuvent être en mode actif lorsque
leurs antennes sont déployées et commandés par une station de commande
5 appropriée au travers d'une "liaison de commande" ou, au contraire, en mode passif.
Dans ce mode, ils ne peuvent qu'être appelés (mode dit "paged" selon la
terminologie anglo-saxonne).
Selon une caractéristique importante de l'invention, on utilise des
antennes à balayage, sur les satellites et dans les terminaux portables. En outre, la
0 bande de fréquence globale est subdivisée, dans des faisceaux étroits, en sous-
bandes contiguës, dans un mode de réalisation préféré. Dans ce qui suit, ces
faisceaux étroits seront dénommés "pinceaux". On peut donc implanter, dans les
terminaux portables, un mode de commutation automatique très simple (sans
blocage) entre pinceaux, bien que le satellite soit en mouvement. Il suffit d'effectuer
15 une commande de balayage d'antenne, par exemple un balayage en fréquence, dans
~ un mode de réalisation préféré. Selon ce mode, on fait varier progressivement la
fréquence utilisée pour le lien de communication.
La commutation d'un satellite à l'autre, s'effectue selon une méthode
similaire. Toujours dans un mode de réalisation préféré, deux satellites consécutifs
20 balayent une même zone de couverture à l'aide de pinceaux dont les sous-bandes de
fréquence sont organisées dans un ordre inverse. Cette disposition permet à un
t~rmin~l donné de rester dans la même sous-bande de fréquence, lors de la
transition d'un satellite à l'autre.
Enfin, des mesures sont prises pour éviter, autant que faire ce peut,
25 toute interférence avec des systèmes déjà existant opérant dans les mêmes bandes
de fréquence, notamment des systèmes de satellites géostationnaires.
L'invention a donc pour objet un procédé de transmission de signaux
radioélectriques via un réseau de satellites entre au moins une station terrestre fixe
et des terminaux d'usagers, les satellites étant animés d'un mouvement de rotation
30 autour du globe terrestre sur des orbites circulaires et à vitesse déterminée, les
orbites étant inclinées par rapport à l'équateur et de rayon inférieur à celui des
orbites géostationnaires, les satellites étant à synchronisation triple avec la rotation
du globe terrestre, chaque satellite comprenant un arrangement d'antennes
permettant de générer au moins un faisceau à diagramme de rayonnement dirigé
~5 v ers la surface du globe terrestre et associé à une bande de fréquences de largeur
déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes:
'~ 4 21~3~i13
- partition dudit faisceau en un nombre déterminé de pinceaux contigus,
chacun étant associé à une sous-bande de fréquences, subdivision de ladite bandepassante de largeur déterminée;
- établissement d'un lien de communication, selon au moins une
s direction, entre une desdites stations terminales terrestres et un desdits terminaux
d'usager, via un desdits satellites du réseau, par utilisation d'une fréquence
instantanée de transmission comprise dans une première sous-bande de fréquences
associée à un premier pinceau, ce dernier illl]min~nt ledit terminal d'usager à
l'instant de survol de celui-ci par ce satellite;
o - et décalage progressif de ladite fréquence de tran~mi.~.~ion instantanée,
pendant la durée du lien de communication, vers la sous-bande de fréquences
suivante associée au pinceau adjacent et à un rythme proportionnel à ladite vitesse
de rotation déterminée, de manière à compenser ledit mouvement et à permettre lapoursuite dudit satellite.
L'invention encore pour objet un système transmission de signaux
radioélectrique via un réseau de satellites entre une station terrestre fixe mettant en
oeuvre le procédé.
Le procédé et le système mettant en oeuvre le procédé permettent donc
tout à la fois de réduire le nombre de satellites nécessaires, d'offrir une grande
capacité de liaison, notamment en terme de débit, et de réduire la complexité des
équipements embarqués et de celle des termin~l]x portables. Il n'y pas, notamment
de nécessité de communications inter-satellites et les procédures de commutations
au niveau des terminaux portables sont réduites au minimum.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages
apparâîtront à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées,
et parmi lesquelles:
- Les figure la et lb illustrent schématiquement une transmission de
signaux radioélectriques via un réseau de satellites enke une station terrestre fixe et
des terminaux portables, selon le procédé de l'invention;
3() - Les figures 2a et 2b illustrent la commutation entre deux satellites
consécutifs;
- La figure 3 illustre un détail des faisceaux de transmissions conformes
à l'invention;
- les figures 4a à 4c illustrent schématiquement un exemple
.5 d'arrangement d'antennes de terminaux portables, en positions déployées et repliées,
respectivement;
5 ~l 93 l73
- Les figures Sa et 5b illustrent deux modes de réception des terminaux
mobiles d'usagers;
- la figure 6 illustre deux exemple de diagrammes d'interférence avec un
système de tr~n.cmi.csion par satellites géostationnaires;
- La f1gure 7 est un diagramme illustrant la couverture terrestre d'un
exemple de réseau de satellites du système selon l'invention;
- La f1gure 8 illustre la variation de fréquence en fonction du temps des
signaux reçus au-dessus d'un point fixe du globe terrestre;
- La figure 9 illustre l'allocation de bandes de fréquences entre usagers
selon une variante de réalisation pour laquelle les faisceaux sont virtuels;
- La f1gure 10 illustre un exemple d'architecture d'un satellite conforme
à l'invention.
Le procédé de l'invention va maintenant etre décrit de façon détaillée.
Comme il a été indiqué, la partie terrestre consiste en un grand nombre
de terminaux d'usagers portables large bande et des stations de commande des
satellites
Les f1gures la et lb illustrent schématiquement la tran.~mi~sion de
signaux radioélectriques via un réseau de satellites entre une station terminaleterrestre f1xe STl et des termin~llx d'usagers mobiles, dont deux seulement ont été
référencés: T1 et T2. Naturellement, le système peut comporter plusieurs stations
terrestres. Il comporte également des stations de télécommande, télémétrie et
commande. Ces aspects sont bien connus et il est inutile de les décrire plus avant.
Bien que l'on ait représenté un seul satellite Sat1, il est clair que, pour
couvrir une région donnée de la terre en permanence, du fait que les satellites ne
soient pas géostationnaires, il est nécessaire de prévoir plusieurs satellites, de
préférence six à huit satellites. Les caractéristiques précises des orbites et la
couverture terrestre apportée seront explicitées ultérieurement. On rappelle
brièvement que les orbites sont circulaires et inclinées avec une période nodale de 8
heures sidérales (synchronisation triple des satellites sur la rotation de la terre). Le
même tracé sur la surface terrestre sera répété toutes les 24 heures. Cet aspect est
explicité dans l'article précité de J. MASS.
On peut montrer, par ailleurs, que l'on peut obtenir une couverture
optimisée des terres émergées si l'on adopte des paramètres d'orbite appropriés, par
exemple:
.5 - angle d'inclinaison: 75 ~;
- noeud ascendant: 30~;
6 21 q357~
-
- Anomalie moyenne: 0~;
Dans ce cas l'angle de site minimum est compris entre 20~ et 30~ (pour
un réseau de satellites de 6 à 8 unités).
La liaison mobile peut s'effectuer dans les bandes Ku ou Ka. Pour fixer
5 les idées, et sans que cela soit en rien limitatif de la portée de l'invention, il sera
supposé dans ce qui suit que l'on opère dans la bande Ka. Les liens de
communication, par exemple l1, sont établis sur demande pour la largeur de bandedésirée, par exemple typiquement de 16 kbits/s à 2 Mbits/s entre n'importe quel
terminal portable d'usager à l'état actif, par exemple T1, et une station terrestre de
0 commande appropliée ou station de t~rmin~le de trafic internationale, par exemple
ST1. Cette dernière station ST1 achemine ensuite l'appel au travers d'un réseau
public ou privé approprié, de manière à atteindre la destination finale désirée. La
station ST1 établie ensuite l'acheminement inverse des "appels" entrants, au travers
des réseaux terrestres, vers les terminaux portables d'usager T 1 ou T2. Ces
terminaux peuvent être connectés entre eux par doubles sauts et un transit (ou plus)
par des stations terrestres, par exemple ST1. Il est à noter que les délais de transit
restent cependant inférieurs aux délais admis pour les satellites géostationnaires.
Les voies d' "appels" peuvent être des connexions classiques à base de
circuits physiques commutés mais aussi, pour autant que les liens par satellites sont
20 concernés, ces voies d' "appels" peuvent être virtuelles, par exemple dans unsystème structuré de transmissions multiplexées asynchrones dites "ATM".
Pour fixer les idées, chaque satellite peut offrir une capacité équivalente
à environ mille circuits 64 kbits, en duplex intégral, avec un simple répéteur
transparent effectuant une translation en fréquence directe. Chaque satellite, par
25 exemple Satl, communique avec les terminaux portables d'usager, par exemple T1
ou T2, à l'aide d'un agencement d'antenne à balayage pour la réception et un autre
agencement d'antenne à balayage pour la tr~n~mi.~ion. Dans un but de
simplification, il n'a été représenté que l'agencement d'antenne de réception AS1.
Selon un aspect de l'invention, chacune des antennes génère un nombre
~o déterminé de pinceaux, par exemple Z0, référencés P1 à P20, dont la section est
fortement ellipsoïdale. On supposera ci-après, sans que cela soit en rien limitatif de
la portée de l'invention, que l'axe principal de l'ellipse est orthogonal au vecteur
vélocité v du satellite Sat1. On suppose aussi que celui-ci est en mouvement du sud
vers le nord au-dessus de la surface de la terre Te.
7 21 93~13
A priori, les empreintes des faisceaux, transmis et reçus, sont
semblables. On suppose que ces faisceaux ont des polarisations croisées
(orthogonales) et occupent des bandes de fréquence de largeur sensiblement égales.
Selon un aspect important, la bande globale de fréquences (typiquement
500 MHz) est subdivisée entre les différents pinceaux (par exemple 20), Pl à P20,
en sous-bandes, Fl à F20. On va enfin supposer que chaque pinceau opère dans unesous-bande spécifique, contiguë à la sous-bande du pinceau adjacent (25 MHz, dans
l'exemple décrit).
En mettant en oeuvre cette disposition et en modifiant la fréquence selon
0 une loi proportionnelle à la vélocité angulaire v du satellite Sat1, il est possible de
réaliser une commutation automatique entre pinceaux bien que le satellite Sat1 soit
en mouvement continu, ce sans blocage.
Par exemple, sur la figure 1 a, le terminal portable d'usager T1
fonctionne dans la sous-bande des fréquences F3 lorsque le satellite Satl est enposition 1. La liaison 11 est établie lorsque le terminal T1 se trouve dans l'empreinte
du pinceau p3, correspondant à cette sous-bande F3. On modifie alors
progressivement la fréquence de fonctionnement vers les fréquences de la
sous-bande des fréquences F2. Le satellite Sat1 est supposé se déplacer du sud vers
le nord. Les bandes de fréquences associées aux pinceaux P1 à P20, sont dans l'ordre
F1 à F20, du sud au nord (dans l'exemple décrit). Il se peut d'ailleurs que la sous-
bande F2 soit atteinte pendant la durée de la tr~nsmi.~sion et que l'on se trouve dans
le pinceau P2, correspondant à cette sous-bande.
Il est à noter que ces dispositions ne présupposent aucun traitement de
données à bord des satellites, par exemple du satellite Sat1, mais une simple
variation de la fréquence utilisée au niveau de la station terrestre ST1 pendant la
durée de la liaison 11 entre celle-ci et le terminal T1. Naturellement, le terminal T1
doit etre apte à suivre ces variations de fréquence reçue et d'émettre sur cettefréquence instantanée. Ce type de commutation ne nécessite aucune procédure de
haut niveau, complexe à mettre en oeuvre et, d'autre part, se montre strictement non
bloquant.
On vient de décrire la procédure de commutation entre pinceaux, P1 à
P20, du diagramme de rayonnement d'un même satellite, en l'occurrence du satellite
Sat1. Cependant, lorsque le terminal T1 va se trouver dans le dernier pinceau, P20,
du satellite Sat1, dont la sous-bande associée est F1, si la communication en cours
3~ n'est pas terminée, il va falloir organiser la commutation entre ce pinceau et le
premier pinceau du satellite suivant, soit le satellite Sat2. Si les sous-bandes de
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_ 8
fréquences sont réparties de façon identique à celles du satellite Sat1, il seranécessaire de sauter brutalement de la sous-bande F1 à la sous-bande F20.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la répartition des
sous-bandes du satellite Sat2 est organisée de telle manière qu'elles se présentent
selon un ordre inverse, c'est-à-dire de la sous-bande de fréquences F20 à la sous-
bande de fréquences Fl, du sud vers le nord (dans l'exemple décrit).
Les f1gures 2a et 2b illustrent schématiquement la commutation entre
deux satellites consécutifs Satl et Sat2. Pour simplifier les dessins, on n'a pas
représenté les stations terrestres. Les pinceaux correspondant aux sous-bandes
0 respectives F1 à F20 sont repérés P'1 à P'20Sur la f1gure 2a, les satellites, Sat1 et Sat2, sont représentés en
position 3 dans leurs mouvements de rotation autour de la terre Te~ du sud vers le
nord, avec la vitesse v. Le terminal T1 est situé dans l'empreinte du dernier
pinceau, P1, du satellite Sat1 et fonctionne dans la sous-bande de fréquences Fl(liaison ll). Le premier pinceau, P'20, du satellite Sat2 peut recouvrir en tout ou
partie le dernier pinceau, P1, du satellite Satl.
Les sous-bandes de fréquences associées à ces deux pinceaux, P1 et P'20
respectivement, étant identiques, la commutation entre les deux satellites, Sat1 et
Sat2, peut s'effectuer simplement. Cette commutation peut être progressive, le
terminal T1 pouvant recevoir des signaux des deux satellites, Sat1 et Sat2, comme
il le sera explicité ci-après.
Sur la figure 2b, les satellites, Sat1 et Sat2, sont représentés en
position 4 dans leurs mouvements de rotation autour de la terre Te. La liaison,
référencée 12, est désormais réalisée exclusivement entre le terminal Tl et le
satellite Sat2. On modifie alors progressivement la fréquence de fonctionnement
vers, les fréquences de la sous-bande des fréquences F2 (et ainsi de suite, vers F3,
etc.).
De façon à éviter les interférences entre pinceaux et à faciliter la
commutation, le schéma d'accès dans chaque sous-bande peut s'effectuer, par
exemple et sans que cela soit en rien limitatif de la portée de l'invention, selon le
mode dit "AMDC" synchrone (Accès Multiple par Différence de Code), que ce soit
en transmission ou en réception. Au niveau global des satellites, par exemple Sat1,
le schéma sera du type "V-MRF-AMDC", c'est-à-dire Multiplexage par Répartition
de Fréquence Variable ("MRF") entre pinceaux et "AMDC" à l'intérieur de chaque
~5 pinceau, c'est-à-dire dans une sous-bande de fréquence, par exemple F1. Le mode
AMDC autorise un traitement efficace de canaux virtuels en mode de transmission
- 21 ', 3S13
_ g
multiplexé asynchrone ("ATM"). De plus, une grande variété de débits binaires
peut etre traitée, à l'intérieur d'un même débit d'élément en "MRF", en mettant en
oeuvre des gains de processus différents. Le mode "MRF" peut être remplacé par un
mode équivalent, tel que le "MRT", ou multiplexage temporel, à étalement de
spectre, pour la liaison aval (Station Terminale STl ~ satellite Satl ~ terminal Tl,
voir figures la et lb), si nécessaire, par exemple pour une acquisition de fréquence
et son suivi plus aisés.
En outre, la zone de couverture de chaque pinceau peut être subdivisée
en sous-pinceaux, par exemple trois, comme illustré par la figure 3. Chaque
pinceau, par exemple Pl, est subdivisé en trois sous-pinceaux, P1A à PlC, alignés
sur l'axe principal ~1 de l'ellipse que forme la section de chaque pinceau. L'axe ~1
est orthogonal, comme il a été indiqué, à un axe ~ (petit axe de l'ellipse), parallèle
au vecteur vitesse v . Chaque série de sous-pinceaux, par exemple P1A à P20A~ peut
être générée par des antennes à balayage séparées, disposées en parallèle, toutes
fonctionnant de manière identique.
Cette disposition s'avère particulièrement intéressante pour la liaison
satellite-sol pour augmenter le gain d'antenne, diminuer la consommation de
puissance de l'électronique embarquée et diminuer la densité spectrale de puissance
interférant avec les systèmes géostationnaires.
Une autre amélioration consiste à rétrécir les pinceaux et sous-pinceaux
à un seul usager actif, c'est-à-dire à individualiser le balayage de fréquence àl'usager. Si on se reporte de nouveau à la figure la, cela revient à utiliser une
fréquence centrale de la sous-bande légèrement différente, soit F'3, pour le spectre à
étalement de fréquence du terminal T2, par exemple, bien que la même procédure
2s de balayage en fréquence soit appliquée à ce terminal T2.
Ce perfectionnement ne complique ni même ne modifie l'antenne
embarquée, mais offre un gain d'environ 3 dB dans le bilan de liaison et rend
absolument lisse la poursuite en fréquence par les terminaux mobile d'usagers.
Il est naturellement nécessaire de mettre en oeuvre une syntonisation de
-,o fréquence plus fine par usager, mais la complexité éventuelle qui en résulte est
rejetée au niveau des stations terminales terrestres.
On constate également une légère dégradation due au recouvrement
imparfait des spectres "AMDC" qui ne sont plus complètement synchrones.
Cependant des usagers très proches (par exemple Tl et T2, sur la figure la) sont~s quasi-synchrones et des usagers distants peuvent être discriminés par des gains
lo 21 935, 3
d'antennes différents à des fréquences distinctes, ce qui conduit à une réjection de
bruits propres comprise entre les niveaux "AMDC" synchrones et asynchrones.
Pendant le mouvement orbital du satellite, les terminaux mobiles
d'usagers doivent poursuivre le pinceau, que ce soit en réception ou en
transmission. Les figures 4a à 4c illustre schématiquement un exemple de
réalisation d'un terminal avec son antenne.
Le terminal comprend deux antennes planes, A1 l et A12. Ces antennes,
A1 1 et A12, sont des antennes à balayage. Elles sont disposées sur des supports,
Sup1 et Sup2, respectivement. Ces supports peuvent être constitués par des boîtiers
o comportant les circuits électroniques habituels de réception des signaux, d'émission
et de traitement de ceux-ci.
Sur la figure 4a, on a représenté le terminal T1 en mode actif, c'est-à-
dire avec ses antennes, Al1 et A12, déployées.
La poursuite du satellite, compte-tenu des dispositions qui viennent
d'être rappelées, peut s'effectue dans un simple plan, avec une très faible erreur, et
non dans un volume. Ce plan est déterminé simplement, si l'on connâît les
caractéristiques des orbites des satellites (qui sont répétitives), l'heure et la position
du terminal d'usager mobile sur la surface du globe terrestre Te. Des circuits de
calcul bien connus peuvent être utilisés à cette fin.
Chaque antenne, A11 et A12, est alignée avec une direction orthogonale
au plan de l'antenne. La surface des deux supports, Sup1 et Sup2, forme un plan
unique et les antennes, A11 et A12, sont inclinées d'un même angle o~ par rapport à
ce plan un1que.
Selon un aspect avantageux de l'invention, chaque antenne, A11 et A12,
est reliée à des circuits distincts d'émission et de réception.
Si on considère tout d'abord le mode "réception", deux cas se
présentent:
- Lorsque le satellite, par exemple Sat1 (voir figures la ou lb), se
trouve sensiblement au zénith, les deux antennes, A11 et A12, reçoivent le même
signal, en provenance du même satellite Sat1. La figure 5a illustre schématiquement
ce cas. Les signaux reçus sont transmis aux entrées de deux circuits d'entrée
habituels, représentés par de simples amplificateurs, A1 et A2, respectivement.
Chaque voie peut être utilisée séparément, mais les signaux peuvent être combinés
avantageusement par un circuit mélangeur Mel, ce qui permet d'obtenir un signal de
~5 sortie Vs de meilleure qualité. Cette combinaison est effectuée au niveau de la
démodulation. Le signal Vs est ensuite traité de façon connue.
_ 11 2t'~/3
- Lors de la commutation entre satellites contigus (voir figures 2a et
2b), chaque antenne, All et A12, reçoit le même signal, quant à son contenu, mais
en provenance de satellites différents. Dans l'exemple illustré par la figure 5b,
l'antenne All reçoit le signal en provenance du satellite Satl et l'antenne A12 du
5 satellite Sat2. Les deux liens de transmission ll (voir f1gure lb, par exemple) et 12
(voir figure 2b, par exemple) restent sous la commande de la même station terrestre
terminale, par exemple STl (figures la et lb). La puissance reçue est additionnée
par le circuit Mel, comme précédemment. Cette technique est connue sous le nom
de "techniques de diversité" et est applicable au mode "AMDC". De cette façon, la
o commutation entre satellite s'effectue sans discontinuité.
Pour la transmission, une procédure similaire peut être mise en oeuvre.
Il est nécessaire alors de disposer de deux amplificateurs de puissance dans le
terminal (amplificateur d'attaque des antennes).
Puisqu'il n'est nécessaire d'effectuer la poursuite du ou des satellite(s)
5 que dans un seul plan et non en trois dimensions, il est possible d'optimiser la
configuration de l'antenne, ou plus précisément des antennes des terminaux mobiles
d'usagers. Il est en particulier possible de minimi~er les pertes de balayage etd'obtenir un diagramme de rayonnement, tout en autorisant une commutation aisée,inter-pinceaux d'un même satellite (par exemple Sat1) ou inter-satellites (par
20 exemple figures 2b ou 4a: Sat1 à Sat2).
L'antenne peut être repliée, lorsque le terminal T1 passe du mode actif
au mode passif.
Les f1gures 4b et 4c illustrent deux étapes du repliement des antennes
A1l et A12. Tout d'abord, les antennes sont rabattues sur le plan unique formé par
25 les faces supérieures des supports, Sup1 et Sup2. Ceux-ci peuvent être à leur tour
repliés autour d'un axe charnière ~r (f1gure 4b), rabattus, tête-bêche, l'un sur l'autre,
et verrouillés dans cette position (figure 4c). Pour obtenir ces résultats, des organes
mécaniques bien connus peuvent être utilisés: charnières, etc.
En mode passif, les terminaux mobiles d'usagers, par exemple Tl, ne
30 peuvent qu'etre appelés (mode dit "paging" selon la terminologie anglo-saxonne). Il
est possible de mettre en oeuvre la même procédure de multiplexage "AMDC", soit
par une utilisation partielle des antennes planes repliées, A11 et A12, soit à l'aide
d'une antenne auxiliaire (non représentée).
Le déploiement correct, comme il a été indiqué peut s'effectuer de façon
.~ simple, puisqu'on connâît les caractéristiques orbitales des satellites du réseau. Ces
données peuvent être enregistrées dans des tables (mémoires de type programmable
12 2 ~ 9 3 " 3
ou PROM par exemple). Il est également nécessaire de connaître, au moins
approximativement, l'heure et la localisation du terminal T1.
Une procédure initiale (par utilisation des informations précédentes:
heures, localisation, etlou signaux de données de radiodiffusion en provenance des
satellites) permet un réglage fin de l'orientation, de la fréquence d'utilisation ainsi
que la création d'une voie de signalisation à l'intérieur de la bande "AMDC"
(associée à un bas débit d'information par usager).
Au niveau des satellites, il existe de nombreuses solutions pour la
poursuite de la station terminale terrestre: réflecteur orientable mécaniquement,
0 antenne réseau à commande phase, agencement à alimentation multiple à based'une matrice de Butler ou antenne à balayage de fréquence d'un autre type. On peut
mettre en oeuvre une procédure de poursuite et de commutation autonome,
similaire à celle des terminaux.
Dans un mode de réalisation préfére, chaque station terminale terrestre
(par exemple ST1, figures la et lb) comprend au moins une antenne double (par
exemple des paraboles) par orbite de satellite en vue. Cette disposition autorise une
commutation plus graduelle. Chaque station est responsable de l'attribution correcte
des voies de communication dans les sous-bandes (c'est-à-dire les pinceaux et
fréquences, incluant le balayage de fréquence pour compenser le mouvement orbital
des satellites), et dans les sous-bandes, des codes appropriés "AMDC" pour les
procédures d'initialisation et des voies de sign~ ation pour les terminaux mobiles
d'usagers. Elles sont également responsables du raccordement aux réseaux publicsou privés, de l'a~lmini~tration de la localisation des terminaux en mode actif et des
caractéristiques du trafic, conjointement avec d'autres stations terminales, ainsi que
toutes autres fonctions nécessaires à des opérations correctes.
Il est bien connu, par ailleurs, que l'un des problèmes majeurs
rencontrés avec les systèmes de satellites sur des orbites plus basses que les
satellites ses systèmes géostationnaires, sont les interférences et la coordination
avec les autres systèmes, autant géostationnaires que non-géostationnaires.
En ce qui concerne les systèmes similaires de satellites non-
géostationnaires, il suffit d'utiliser des phases d'orbites de satellites différentes et/ou
des traces sur le sol terrestres différentes.
En ce qui concerne les satellites géostationnaires, travaillant dans les
mêmes bandes de fréquences, il est nécessaire de contrôler les interférences
.5 mutuelles comme expliqué ci-après.
~ _ 13 21 9:)573
L'un des buts que se fixe le système selon l'invention, comme il a été
indiqué, est de résoudre ce problème.
Le cas le plus critique, par rapport aux systèmes géostationnaires est
naturellement l'interférence des signaux descendants (satellite-terre), très puissants,
5 atteignant les terminaux fonctionnant en coopération avec les satellites
géostationnaires. La 'IPuissance Isotropique Rayonnée Equivalente" ou "PIRE" esttrès importante puisqu'il s'agit de communiquer avec des terminaux portables de
très petites tailles, dont les antennes, même déployées ont une surface très faible.
En outre, du fait de latitude plus basse que celle des satellites géostationnaires, les
lo signaux subissent une atténuation plus faible.
On peut, cependant, observer que les satellites du système selon
l'invention interfèrent pendant une partie très limitée de leur orbite (à proximité de
l'équateur, typiquement entre -9~ et +9~ de latitude) et selon une figure
d'interférence présentant sensiblement un "diagramme en banane", comme illustré
15 par la figure 6. Cette dernière figure illustre deux diagrammes Dial et Dia2, pour
deux positions distinctes d'un satellite, par exemple le satellite Satl. L'épaisseur de
ce "diagramme en banane" dépend de divers paramètres: notamment les
performances de réception en de hors de l'axe de réception de plus grande
sensibilité des terminaux (appartenant au système géostationnaire) et le niveau des
20 signaux (densité spectrale de puissance) du système selon l'invention comparé au
signal nominal provenant des satellites géostationnaires.
Si on considère que ces interférences à "diagramme en banane" ont une
forme très proche des empreintes des pinceaux et qu'elles se déplacent d'autant plus
rapidement qu'elles ont une surface plus importante (c'est-à-dire lorsque l'on
25 s'approche des latitudes + 9~ précitées), une contre-mesure très simple, et cependant
effiçace, pour éviter les interférences indésirables peut être adoptée. La plus simple
est de supprimer le ou les pinceau(x) correspondant à l'interférence à "diagramme
en banane". Les positions de ces pinceaux peuvent être connues a priori puisqu'elles
dépendent de la position instantanée des satellites, positions qui sont naturellement
.o connues en permanence. L'opération de suppression des pinceaux en cause est
simple, du fait des caractéristiques de balayage en fréquence de l'antenne du
satellite. Il suffit d'interrompre, au niveau de la station terminal terrestre (par
exemple STl) commandant le ou les satellite(s) les sous-bandes de fréquences
correspondant aux pinceaux à supprimer.
~5 Des travaux internationaux de standardisation sont exposés dans
publications suivantes:
- l~ 21'~3S73
- "ITU-RRecommandation 580-2";
- "ITU-R Special Committee Results on Coordination between
Geostationary and Non-Geostationary Satellite System".
Compte-tenu des travaux de standardisation rappelés ci-dessus, d'une
5 part, et des caractéristiques de résistance aux interférences du mode "AMDC",
d'autre part, la durée de telles interruptions serait d'environ 2 à 3 minutes toutes les
2 heures (il est d'ailleurs probable que la voie de sign~ tion reste quand même
active), ce dans le pire des cas, c'est-à-dire pour un anneau continu de satellites le
long d'un arc géostationnaire, tous fonctionnant dans la même bande de fréquenceo que les satellites du système selon l'invention. La non-disponibilité résultante
(environ 2% des intervalles de temps prévisibles) est alors comparable à la non-disponibilité due à l'atténuation en cas de pluie (environ 1% des intervalles detemps prévisibles) est bien meilleure que la non disponibilité due aux occultations
tolérées pour les systèmes terrestres mobiles.
Ces hypothèses ont été retenues pour un système de 6 à 8 satellites. Les
interférences pourraient être entièrement évitées si on recourt à un nombre plusimportant de satellites: 10 à 15 par exemple.
Une autre voie pour résoudre le problème des interférences est basée sur
le fait que, dans chaque zone, seul un sous-ensemble de sous-bandes de fréquences
20 peut interférer avec les systèmes de satellites géostationnaires (en l'occurrence
seulement les sous-bandes correspondant à un angle de balayage sous lequel les
"diagrammes en de bananes" sont générées, c'est-à-dire lorsque le satellite se trouve
entre les latitudes -9~ et +9~). La coordination de fréquences pourrait être limitée à
ce seul ensemble de sous-bandes, qui peut être choisi dans la portion la moins
25 critique du spectre (par exemple en marge de la bande attribuée aux transpondeurs
géostationnaires ou en tenant compte de la position réelle courante des coordonnées
des satellites et des fréquences au lieu de l'hypothèse pessimiste précitée, c'est-à-
dire celle d'un anneau continu de satellites).
D'autres méthodes et/ou combinaisons de méthodes peuvent être
30 également mise en oeuvre.
On va maintenant expliciter de façon plus détaillée les différents
paramètres associés aux satellites du réseau composant la partie spatia]e du système.
Comme il a été indiqué, les orbites sont circulaires et inclinées avec une
période nodale de 8 heures sidérales (28721l~) (synchronisation triple sur ~a rotation
~5 de la terre). Le même tracé sur la surface terrestre est répété toutes les 24 heures.
15 219~$~7~
Cependant, pour compenser la dérive longitudinale du noeud ascendant, il est
nécessaire d'adopter une période orbitale légèrement plus courte.
On obtient une couverture optimisée des terres émergées si l'on adopte
des paramètres d'orbite appropriés, par exemple:
- angle d'inclinaison: 75 ~;
- noeud ascendant: 30~;
- Anomalie moyenne: 0~;
- Période orbitale: environ 28714" (au lieu de 28721" théoriques);
- altitude: 13901 km.
0 Dans ce cas l'angle de site minimum est compris entre 20~ et 30~ (pour
un réseau de satellites de 6 à 8 unités).
Naturellement les satellites du réseau, par exemple 6 minimum, sont
régulièrement espacés. Cependant, puisque les satellites, pris dans leur ensemble,
ont un mouvement apparent comparable à la reptation d'un serpent, pour un
observateur terrestre, il arrive que la "tête" et de la "queue" ne se recouvre pas
correctement pendant une demi-heure par jour, aux latitudes tempérées. Aussi, pour
éviter cet inconvénient, il est nécessaire de prévoir au moins un satellite
supplémentaire, soit 7 satellites pour le réseau.
Pour fixer les idées, en se plaçant dans l'hypothèse de 7 satellites, les
paramètres d'orbites sont les suivants:
Satellite N~:Noeuds ascendantsAnomalies droites:
120~ 90~
2 90~ 180~
3 60~ _90O
4 30~ 0~
0~ 90O
6 -30~ 180~
7 -60~ -90~
La figure 7 illustre les positions horaires des satellites sur une projection
terrestre (trace).
On va maintenant détailler les caractéristiques du système de
communication, dans un exemple de réalisation préféré.
Quatre liens sont nécessaires pour garantir des communications en
duplex intégral: "station terminale terrestre ~ satellite" et "satellite ~ terminal
~ ~ 16 21 9 ~, 3
mobile d'usager", c'est-à-dire des transmissions "terre ~ espace". Ces
communications en duplex intégral peuvent être obtenues en utilisant différentesbandes de fréquences différentes polarisations. Comme indiqué, on peut choisir, par
exemple, la bande Ku pour les liens "satellite ~ terminal mobile d'usager" et la5 bande Ka pour les liens "station terminale terrestre ~ satellite". D'autres fréquences
peuvent être utilisées: bande millimétrique, par exemple.
La technique d'accès sera préférentiellement du type "SD-AMDC"
("Séquence Directe- Accès Multiple par Différence de Code"), bien que le systèmepuisse fonctionner selon bien d'autres techniques. L'utilisation d'un pinceau simple
lo par usager est particulièrement intéressant, du moins si le système n'est pas trop
chargé.
Lorsqu'une antenne à balayage de fréquence est utilisée dans le terminal
portable d'usager, par exemple T1 (voir figures la et lb), ce terminal reçoit d'une
antenne à haut gain, embarquée sur le satellite (par exemple Sat1), un signal dont la
15 fréquence varie selon le diagramme de la figure 8, selon sa position relative par
rapport à l'antenne embarquée sur le satellite (voir figures la et lb, par exemple).
Ce diagramme représente la variation de la fréquence du signal reçu en fonction du
temps. L'axe des temps est arbitraire, en ce sens que le démarrage (instant 0)
représente l'instant pour lequel la station terrestre rentre dans la zone de visibilité
20 d'un satellite donné (par exemple Satl). Les autres fréquences sont atténuées en
fonction du diagramme de rayonnement de l'antenne propre au terminal considéré
(par exemple T1). De cette façon, il est possible de diviser la zone de couverture du
satellite (par exemple Satl) en pinceaux virtuels, chacun étant caractérisé par une
bande de fréquences nominale, de faible largeur par rapport à la largeur de bande
25 du système, bande pour laquelle l'antenne présente un gain important.
Le pinceau virtuel est fixe sur la surface de la terre, mais la fréquence
cenkale évolue comme illustré par les figures la, lb et 8. De cette façon, si lastation terrestre (par exemple ST1) est capable de suivre les variations de fréquence,
elle est toujours dans le centre du pinceau, donc elle autorise un gain plus important
30 de l'antenne du satellite (par exemple Satl): il n'y a pas de pertes dues aux baisses
de gains en bordure de couverture.
Puisque la vitesse apparente au sol des satellites est importante (environ
5000 km/h), une station terrestre peut "voir" passer plusieurs pinceaux pendant un
appel en cours. Les systèmes de l'art connu nécessitent une commutation inter-
faisceaux alors que la station terrestre dans le système selon l'invention continue de
"voir" le même pinceau virtuel, dont la fréquence change de la manière indiquée
17 21q~) ~73
ci-dessus. La variation en fréquence est connue. C'est une fonction déterministe,
que ce soit au niveau de l'émetteur qu'au niveau du récepteur. Elle peut être déduite,
notamment, des coordonnées de la station et de l'heure. Il est donc suffisant que le
transmetteur fasse varier sa fréquence en accord avec la loi précitée et que le
récepteur fasse évoluer la fréquence de l'oscillateur local de changement de
fréquence, de la même manière, pour pouvoir récupérer l'information de bande de
base.
Le mécanisme à adopter nécessite de pouvoir suivre des variations de
fréquence relativement larges, typiquement de l'ordre de 50 à 100 kHz/s, pour
o obtenir à tout moment le signal correct de bande de base. Cette exigence, en faisant
appel aux technologies actuelles, peut cependant être satisfaite, même pour des
terminaux bons marchés. Il doit être noté que cette variation importante de
fréquence concerne seulement la fréquence centrale, ce qui est plus facile à traiter
qu'un dispositif Doppler classique qui nécessite aussi des changements de débit de
données, avec toutes les conséquences que cela implique sur la synchronisation, le
filtrage, etc.
IJes techniques de modulation et de filtrage adoptées dans le cadre de
l'invention peuvent être les mêmes que celles mise en oeuvre dans les systèmes
"AMDC" terrestres ou par satellites de l'art connu.
Un autre problème critique est posé par les satellites non-
géostationnaires est le réacheminement des appels, c'est-à-dire la commutation entre
stations terminales terrestres. Dans les systèmes de satellites de l'art connu, du type
"LEO", la vitesse apparen~e des satellites sur la trace terrestre est très importante et
l'angle de site est très faible (10~ environ), de sorte que la zone de couverture du
2~ satellite est la même pour la station terminale terrestre et pour la station terrestre
mobile. La commutation entre station terminale terrestre peut intervenir de façon
aisée, en particulier lorsqu'une station terrestre mobile initie un appel en bordure de
couverture. Le satellite lie la station terrestre mobile à la station terminale terrestre
et celle-ci se connecte avec un réseau de communication terrestre f1xe. Pendant
l'appel, le satellite continue son mouvement en orbite, quitte la zone de visibilité de
la station terminale terrestre pour rentrer dans la zone de visibilité de la suivante.
Dans ce cas, il est nécessaire de réacheminer les canaux de communication entre
stations terminales, par l'exploitation d'un réseau dédié, via un câble ou une liaison
satellite, de manière à atteindre le réseau terrestre de communication fixe originel.
3~ Tout au contraire, le système selon l'invention permet d'éviter, dans la
majorité des cas, les commutations entre station terminales terrestres.
18 21 93~73
Conformément à ce système, l'angle de site minimum pour les stations mobiles
d'usagers (par exemple 25~) est plus important que l'angle de site minimum pour les
stations terminales terrestres (par exemple 10~), de sorte que la zone de visibilité
pour les stations terminales à partir du satellite est comparativement plus important.
s En exploitant cette propriété, les caractéristiques particulières des orbites des
satellites et une localisation appropriée des stations terminales terrestres, il n'est
normalement pas nécessaire d'effectuer des commutations entre ces stations
puisqu'il est très vraisemblable que la communication cesse ou, pour le moins
qu'une commutation inter-satellites intervienne, avant que ce dernier quitte la zone
0 de visibilité de la station terminale terrestre.
Aussi le problème se réduit essentiellement à un partage de ressources
entre stations terminales terrestres et une configuration simple de satellites sans
commutation inter-stations terminales terrestres peut être envisagée.
On va maintenant détailler.le bilan de liaison sur un exemple de
réalisation préféré.
Les hypothèses suivantes ont été retenues:
- L'accès s'effectue selon le mode "SD-AMDC" déjà décrit, ce qui
signifie que les usagers sont répartis selon des codes différents pour
obtenir une expansion de bande passante.
- Le débit d'éléments est égal à 24, 576 MHz;
- Le gain de traitement est de 64 pour un débit à la source de 384 kbits/s
et 384 pour un débit à la source de 64 kbits/s;
- Le récepteur du terminal mobile d'usager poursuit, par un balayage en
fréquences, le lobe principal de l'antenne.
Comme conséquence de cette dernière caractéristique, les différents
signaux d'usagers peuvent se recouvrir partiellement dans la même bande de
fréquences. Cette disposition est illustrée par la figure 9. On a représenté trois
bandes de fréquences, allouées à des usagers Ul à U3 et se chevauchant
partiellement.
En conséquence, il n'y a pas, dans le système selon l'invention, de
partition rigide de la zone de couverture en pinceaux, puisqu'il n'est pas possible
d'identifier une fréquence centrale. Pour rendre les calculs plus aisés, un pinceau
virtuel est défini comme étant la surface de la terre qui "voit" la bande passante de
signal transmis avec un centre à la fréquence nominale. Le terminal mobile d'usager
.5 se trouve toujours au centre de la zone de couverture du pinceau virtuel (et le gain
d'antenne du satellite est toujours maximum) mais il n'est pas possible de toujours
19 21 q3~ 3
obtenir des séquences étalées complètement orthogonales, même si les usagers
restent synchronisés en temps. Cependant, la situation est plus favorable que dans
les systèmes classiques du type "AMDC" asynchrones puisque le bruit propre
d'usagers proches (reçu par la même puissance embarquée) est rejeté par leurs
quasi-orthogonalités, alors que le bruit propre des usagers distants (donc largement
non orthogonaux) est réduit par la discrimination d'antenne.
Un calcul précis des bruits d'auto-interférences est très difficile à
effectuer. Il a été admis un scénario extrême défavorable basé sur un "AMDC"
entièrement asynchrone, qui inclue une marge de manoeuvre.
0 Pour fixer les idées, les tableaux I à VI placées en fin de la présente
description illustre des exemples de bilan de liaisons pour, respectivement:
- la liaison "aller" station terminale terrestre ~ satellite;
- la liaison "aller" station satellite ~ terminal mobile d'utilisateur;
- le bilan global de ces deux liaisons;
I S - la liaison "retour" terminal mobile d'utilisateur ~ satellite;
- la liaison "retour" satellite ~ station t~.rmin~le terrestre;
- le bilan global de ces deux liaisons.
La figure 10 illustre schématiquement un exemple de réalisation
possible d'un satellite de communication conforme à l'invention, sous forme de
blocs diagrammes.
Le satellite, par exemple Sat1, comprend des antennes à balayage en
fréquences: 1, 2, 3 et 4. Les angles de balayage maximum sont de l'ordre de 35~,que ce soit de ou vers les terminaux mobiles d'usagers, ou de ou vers les stations
terminales terrestres. Le lien aller comporte deux jeux d'antennes: l'antenne
d'émission 1, en bande Ku, et l'antenne de réception, en bande Ka. Chaque jeu
cor~porte trois antennes parallèles, 11 à 13 et 21 à 23, respectivement; chacunecouvrant typiquement 35~ parallèlement à la direction de déplacement du satellite
Sat1 et 12,5~, selon une direction orthogonale. A titre d'exemple, les antennes 11 à
13 produisent les sous-pinceaux P1A à PlC représentés sur la figure 3.
,~ Les antennes des liens "retours", 3 et 4, respectivement, sont uniques.
L'électronique du satellite Sat1, comprend un oscillateur local 7
distribuant des signaux de fréquences sur ses sorties aux circuits habituels de
commande et de traitement de signaux, notamment à un ensemble 5 de processeurs
de fréquence intermédiaires, 51 à 53, commandant un ensemble de tubes à ondes
~s progressives 60. Ces derniers alimentent les antennes l l à 13. Un quatrième tube à
ondes progressives, 61, alimente l'antenne d'émission 4 vers ]es stations terminales
20 21 9:;'J~73
terrestres. L'électronique embarquée comprend également des amplificateurs à
faible bruit, 80 et 81, disposés en sortie des antennes de réception. Elle comprend
aussi une radiobalise 9, dont les signaux de sortie servent de référence pour
l'oscillateur local 7. Elle comprend enfin différents filtres et mélangeurs, habituels à
ce type d'application, qui n'ont pas été expressément référencés ainsi que tous les
organes nécessaires au bon fonctionnement de l'ensemble: alimentations
électriques, etc.
Chaque antenne en bande Ku réalise un balayage des canaux individuels
de communication "AMDC" (environ 25 MHz) selon une direction parallèle au
0 déplacement du satellite Satl, sur sa bande globale de 500 ME~z. La même bande
passante peut être réutilisée par l'ensemble des trois sous-antennes 11 à 13, si le
protocole "AMDC" et la discrimination latérale d'antenne peut garantir une
protection suffisante contre les interférences mutuelles.
Chaque bande de 500 MHz (dans les antennes 11 à 13) est obtenue à
partir des signaux reçus par les antennes correspondantes (21 à 23) en bande Ka
(par changement de fréquence, de 2,5 MHz à 500 MHz). Les signaux sont transmis
aux processeurs de fréquences intermédiaires 51 à 53.
Une méthode analogue est implantée pour le lien "retour". Cependant
les antennes de réception 3 et d'émission 4 sont uniques.
Il doit être clair que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de
réalisations précisément décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 10. En
particulier, le balayage des antennes, que ce soit des antennes embarquées ou des
antennes de terminaux mobiles d'usagers, n'est pas limité au seul balayage de
fréquences.
Les valeurs numériques (bandes de fréquence, bandes passantes, etc.)
n'or~t été fournies que pour mieux illustrer l'invention et dépendent essentiellement
de l'application précisément envisagée. Enfin, les protocoles de transmission
utilisables dans le cadre de l'invention ("AMDC", etc.) sont multiples.
2 1 9 S , 7 3
TABLEAU I
Bilan de la liaison "aller" "Station terminale terrestre ~ Satellite"
Fréquence GHz 30
Angle de site minimum Degrés 10
Distance Km 18173
Puissance de tr~n~mi~sion dBW 22,7
Gain de pic de la station dBi 66
PIRE dBW 88,7
PIRE par usager dBW 58,7
Pertes depropagation dB 207,1
Pertes atmosphériques dB 10,5
Gain d'antenne du satellite (antenne 3 secteurs), dBi 24,1
après matrice de Butler ("BFN")
Température de bruit du satellite ( "BFN" inclue) K 900
Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6
Densité spectrale de bruit dBW/Hz -199,1
Débit de bits kHz 64
Débit de bits dBHz 48,1
Eb/No lien "montant" dB 16,1
Angle minimum en dehors de l'axe du satellite ~ 1
25 par rapport à l'antenne de la visée de la station degrés
terminale terrestre pour une interférence
acceptable
Intervalle de temps durant lequel le satellite est ~ 1
aligné avec l'arc de satellites géostationnaires minutes
2 1 ~ 3 ~ 7 3
22
TABLEAU II
Bilan de la liaison "aller" " Satellite ~ Station mobile d'usager"
Fréquence GHz 12
Angle desiteminimum Degrés 25
Distance Km 16741
Puissance de tr~n.~mi~sion à l'antenne dBW 19,8
Gain global d'antenne du satellite (antenne 3 dBi 32,1
secteurs) après matrice de Butler ("BFN")
PIRE total dBW 51,9
PIRE par usager dBW 21,9
Pertes de propagation dB 198,5
Pertes atmosphériques moyenne dB 1,5
Gain d'antenne du tPrmin~l mobile d'usager dBi 30
Température de bruit du terminal mobile K 290
Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6
Densité spectrale de bruit dBW/Hz -204
Débit de bits kHz 64
Débit de bits dBHz 48,1
Eb/No lien "descendant" dB 16,1
Angle minimum en dehors de l'axe du satellite ~ 2
par rapport à une antenne de la visée degrés
géostationnaire pour une interférence acceptable
Intervalle de temps durant lequel le satellite est 3
aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes
dessous de l'angle "hors-axe"
Nombre d'usagers par satellite nombre 1000
Marge du système dB
23 21 9357~
TABLEAU III
Bilan global de la liaison "aller"
5"Station terminale terrestre ~ Terminal mobile d'usager"
Eb/No (global, de bout en bout) dB 6,2
Eb/(No+Io) (global) dB 4,5
Bande passante du système MHz 520
o Gain de traitement - à 64 kbits/s 384
- à 384 kbits/s 64
Débit d'éléments Mbits/s 24,576
Taux d'erreur sur les bits (de bout en bout) lO-10
21 ~$513
24
TABLEAU IV
Bilan de la liaison "Terminal mobile d'usager ~ Satellite"
Fréquence GHz 14
Angle desiteminimum Degrés 25
Distance Km 16741
Puissance de tran~mi~sion total à l'antenne dBW 3
Gain d'antenne du terminal mobile d'usager dBi 31
PIRE du terminal mobile d'usager dBW 34
Pertes de propagation dB 199,8
Maximum d'usagers co-localisés (pour des nombre 24
interférences à l'intérieur du système et avec des
satellites géostationnaires)
Pertes atmosphériques dB 3
Gain d'antenne du satellite dBi 28,6
Température de bruit du satellite K 600
Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6
Densité spectrale de bruit dBW/Hz -200,8
Débit de bits kHz 64
Débit de bits dBHz 48,1
Eb/No lien "montant" dB 11,5
2s Angle minimum en dehors de l'axe d'un satellite ~ 0,7
géostationnaire par rapport à une antenne de degrés
visée du terminal mobile d'usager pour une
interférence acceptable
Intervalle de temps durant lequel le satellite est 1
30 aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes
dessous de l'angle "hors-axe"
Eb/Io dB 9,2
Marge du système dB
~5
2 1,3513
TABLEAU V
Bilan de la liaison " Satellite ~ Station terminale terrestre "
s
Fréquence GHz 20
Angle de site minimum Degrés 10
Distance Km 18173
Puissance de transmission à l'antenne dBW 10,5
lo Gain d'antenne du satellite (après "BFN") dBi 20,1
PIRE du satellite dBW 30,6
PIRE par usager dBW 0,6
Pertes de propagation dB 203,7
Pertes atmosphériques dB 6
Gain d'antenne de la station terminale terrestre dBi 61
Température de bruit de la station terminale K 290
terrestre
Constante de Boltzmann dBW/K/Hz -228,6
Densité spectrale de bruit dBW/Hz -204
Débit de bits kHz 64
Débit de bits dBHz 48,1
Eb/No lien "descendant" dB 7,8
Angle minimum "en-dehors" de l'axe du satellite
par rapport à l'antenne de la station terrestre f1xe degrés 1<
pour la visée d'un satellite géostationnaire pour
une interférence acceptable
Intervalle de temps durant lequel le satellite est
aligné avec l'arc de satellites géostationnaires en minutes 1<
dessous de l'angle minimum "en-dehors" de l'axe
Nombre d'usagers par satellite nombre 1000
2t 93 ,73
26
-
TABLEAU VI
Bilan global de la liaison "retour"
5" Terminal mobile d'usager ~ Station terminale terrestre "
Eb/No (global, de bout en bout) dB 6,2
Eb/(No+Io) (global) dB 4,5
Bande passante du système MHz 520
o Gain de traitement - à 64 kbits/s 384
- à 384 kbits/s 64
Débit d'éléments Mbits/s 24,576
Taux d'erreur sur les bits (de bout en bout) lo-lo
