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Système d'antennes d'émission adaptatives aux conditions
de propagation pour diffusion radioélectrique
La présente invention concerne la diffusion
d'ondes radioélectriques synchronisées dans une bande
de fréquence couvrant un territoire prédéterminé au
moyen d'un réseau d'antennes d'émission adaptatives.
Actuellement, des pylônes rayonnants de très
grande hauteur sont bien souvent installés loin des
villes pour émettre des signaux dans la bande des
ondes décamétriques, hectométriques ou kilométriques
avec une puissance d'émission relativement élevée.
Toutefois, l'avenir des grands pylônes rayonnants à
proximité des villes ou dans celles-ci est compromis
pour des raisons de compatibilité électromagnétique.
Les couplages entre la partie érigée du pylône et les
diverses structures métalliques pouvant être situées
à proximité du pylône, telles que des armatures
métalliques dans des bâtiments, des réverbères
métalliques et des pylônes de lignes de transport
d'énergie électrique constituent des sources de
courant induits, difficilement maîtrisables lors de
l'installation d'antennes.
Outre les contraintes de type environnementales
pour l'installation de pylônes rayonnants, le
déploiement de nouveaux services de diffusion
radioélectrique dans des bandes de fréquences
inférieures à 30 MHz est confronté à un nombre de
fréquences disponibles assez faible et à la
numérisation de ces bandes via la norme DRM (Digital
Radio Mondiale) qui requiert une réorganisation du
spectre radioélectrique.
Par conséquent, une nouvelle technologie
d'antenne d'émission est nécessaire pour la
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couverture partielle ou totale d'un territoire prédéterminé tel
qu'un pays utilisant une seule fréquence ou un seul groupe de
fréquences par service de diffusion radioélectrique dans une
bande de fréquence donnée.
La présente invention a pour objectif de diffuser des
ondes radioélectriques synchronisées à des fréquences associées
à des services de diffusion radioélectrique dans un territoire
prédéterminé au moyen d'un réseau d'antennes d'émission
adaptatives afin d'offrir une plus large diversité de services
de diffusion radioélectrique et optimiser des zones de
couverture du réseau d'antennes selon différents modes de
propagation des ondes.
Pour atteindre cet objectif, un procédé pour émettre des
ondes radioélectriques synchronisées dans au moins une bande de
fréquence par plusieurs antennes respectivement vers des zones
de couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des
caractéristiques des ondes émises, comprenant les étapes
suivantes de :
a) transmettre les caractéristiques mesurées depuis les
récepteurs à un dispositif de traitement central,
b) analyser les caractéristiques reçues dans le dispositif
de traitement central en fonction de modèles de prévision sur
La diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de
déterminer des paramètres de réglage pour les antennes,
c) transmettre les paramètres de réglage déterminés depuis
:Le dispositif de traitement central, et
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2a
d) piloter les antennes en fonction des paramètres de
réglage.
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La diffusion d'ondes radioélectriques est
assurée par des antennes d'émission reliées à un
dispositif de traitement central qui leur transmet
des paramètres de réglage tels que des grandeurs
variables de diagramme de rayonnement de manière à
garantir une couverture radioélectrique optimale sur
un territoire prédéterminé rassemblant les zones de
couverture.
Les antennes d'émission selon l'invention sont
des antennes à onde de sol et/ou des antennes à tir
ionosphérique et/ou des antennes à onde d'espace et
sont adaptables en temps réel afin de favoriser des
modes de propagation d'ondes émises dans différentes
bandes de fréquence et/ou défavoriser d'autres modes
de propagation d'ondes émises dans différentes bandes
de fréquence.
La diffusion d'ondes synchronisées dans une
bande de fréquence selon l'invention prévoit une
réorganisation avantageuse du spectre radioélectrique
en optimisant la ressource fréquentielle disponible
dans les différentes bandes de fréquence.
La diffusion d'ondes selon l'invention autorise
un déploiement avantageux des antennes d'émission
selon lequel des antennes de faible puissance sont
installées à proximité des agglomérations respectant
plus facilement les contraintes de compatibilité
électromagnétique.
Selon une autre caractéristique de l'invention,
les paramètres de réglage sont déterminés afin de
minimiser l'impact de brouillages par des signaux
extérieurs sur les zones de couverture et de
minimiser des brouillages par les ondes émises par
les antennes vers des zones autres que les zones de
couverture, particulièrement en zone frontalière des
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zones de couverture. En particulier, des paramètres de réglage
peuvent être relatifs à des directivités et des puissances
d'émission des antennes et/ou un basculement de mode de
propagation des ondes émises.
L'émission d'ondes radioélectriques selon l'invention
respecte des niveaux de brouillage à l'extérieur du territoire
prédéterminé et rend possible l'utilisation de fréquences
interdites réservées à d'autres pays. Par exemple l'émission
est assurée par des antennes de sol pendant le jour et
complétée par des antennes à tir ionosphérique pendant la nuit.
L'invention concerne également un système d'antennes pour
émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins
une bande de fréquence respectivement vers des zones de
couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des
caractéristiques des ondes émises. Le système comprend un
dispositif de traitement central pour analyser les
caractéristiques mesurées transmises depuis les récepteurs en
fonction de modèles de prévision sur la diffusion des ondes
afin de déterminer des paramètres de réglage pour les antennes,
et pour transmettre les paramètres de réglage déterminés aux
antennes, afin de piloter les antennes en fonction des
réglages.
Enfin, l'invention se rapporte à un produit de programme
informatique comprenant une mémoire où un code lisible par
ordinateur est matérialisé pour exécution par une unité
centrale de traitement reliée à un système d'antennes pour
émettre des ondes radioélectriques synchronisées dans au moins
'une bande de fréquence respectivement vers des zones de
couverture dans lesquelles des récepteurs mesurent des
caractéristiques des ondes émises. Le programme comprenant des
instructions qui, lorsque le programme est chargé et exécuté
sur le dispositif de traitement, réalisent les étapes de :
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a)analyser les caractéristiques mesurées transmises depuis
les récepteurs en fonction de modèles de prévision sur la
diffusion des ondes dans les zones de couverture afin de
déterminer des paramètres de réglage pour les antennes, et
5 b) transmettre les paramètres de réglage déterminés aux
antennes afin de piloter les antennes en fonction des
paramètres de réglage.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente
invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la
description suivante de plusieurs réalisations préférées de
l'invention, données à titre d'exemples non limitatifs, en
référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de face verticale schématique
d'une antenne d'émission à onde de sol ;
- la figure 2 est une vue de face verticale schématique
d'une antenne d'émission directive à onde de sol du type "hot
guy
- la figure 3 est une vue de face verticale schématique
d'une antenne d'émission à onde de sol du type "anti-
évanouissement" ;
- la figure 4 est une vue de face verticale schématique
d'une antenne d'émission du type "doublet horizontal" proche du
sol à tir ionosphérique ;
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5a
- la figure 5 est une vue de face verticale schématique
d'une antenne d'émission du type "doublet horizontal" à tir
ionosphérique vertical et variable;
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- la figure 6 est une vue de face verticale
schématique d'une antenne d'émission du type "hélice"
à tir ionosphérique vertical ;
- la figure 7 est une vue de face verticale
schématique d'une antenne d'émission du type "pylône"
au sol ou surélevée à tir variable ionosphérique
omnidirectionnel ;
- la figure 8 est une vue de face verticale
schématique d'un ensemble d'antennes d'émission du
type "pylône" au sol ou surélevée à tir ionosphérique
dirigé commutable ;
- la figure 9 est une vue de face verticale
schématique d'une antenne d'émission du type "long
fil horizontal" proche du sol, dit également
"beverage", à tir ionosphérique dirigé ;
- la figure 10 est un schéma de propagation
d'ondes moyennes dans des couches ionosphériques ;
- la figure 11 est un bloc-diagramme schématique
d'un système de diffusion comprenant un réseau
d'antennes d'émission adaptatives selon l'invention ;
et
- la figure 12 est un algorithme d'un procédé
d'émission selon l'invention.
Des antennes d'émission d'ondes radioélectriques
ont une architecture particulière pour l'émission
d'ondes radioélectriques selon un mode de propagation
privilégié et présentent des paramètres de réglage
spécifiques à modifier pour une adaptation aux
conditions de propagation des ondes émises. Dans la
suite de la description, chaque antenne d'émission
est considérée comme associée à un émetteur et une
unité de commande pour notamment interpréter des
paramètres de réglage.
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La terminologie suivante est employée dans la
suite de la description. Une antenne d'émission
rayonne des ondes dites "courtes" lorsque l'antenne
rayonne avec une longueur d'onde utile % sensiblement
décamétrique. Une antenne d'émission rayonne des
ondes dites "moyennes" lorsque l'antenne rayonne avec
une longueur d'onde utile X sensiblement
hectométrique. Une antenne d'émission rayonne des
ondes dites "longues" lorsque l'antenne rayonne avec
une longueur d'onde utile % sensiblement
kilométrique. La longueur d'onde X correspond à la
fréquence centrale de la bande de fréquence dans
laquelle des ondes sont à émettre par l'antenne.
Dans la plupart des figures 1 à 9 montrant des
antennes commentées ci-après, des lobes de diagramme
de rayonnement des antennes sont dessinés parfois
pour différents paramètres de réglage.
En référence à la figure 1, une antenne
d'émission à onde de sol AS1 rayonne des ondes
moyennes ou longues et comprend essentiellement un
plan de masse métallique sensiblement horizontal à
proximité et sous la surface du sol, une boucle
d'excitation métallique ouverte ou fermée
sensiblement horizontale, et un élément de liaison
métallique, sensiblement vertical, reliant la boucle
d'excitation au plan de masse. La boucle d'excitation
s'étend sensiblement horizontalement au-dessus de la
surface du sol. L'antenne AS1 émet essentiellement
des ondes de sol omnidirectionnelles et peu d'ondes
ionosphériques.
L'antenne AS1 est utilisée de préférence pour
rayonner des ondes moyennes à faible puissance en
périphérie d'agglomération, en raison de sa
discrétion dans le paysage et de sa conformité aux
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problèmes de compatibilité électromagnétique. Pour
l'antenne AS1, le paramètre de réglage à modifier est
de préférence la puissance d'émission.
En référence à la figure 2, une antenne
d'émission directive à onde de sol AS2 appelée "hot
guy" rayonne des ondes moyennes ou longues et
comprend essentiellement un pylône vertical associé à
un hauban actif, reliés à un plan de masse métallique
filaire sensiblement horizontal. L'antenne d'émission
AS2 émet essentiellement des ondes de sol avec une
directivité ajustable.
Le plan de masse métallique filaire est composé
de fils de cuivre disposés sur environ 30 à 120
rayons autour de l'antenne, d'une longueur proche du
quart d'onde. Les fils de cuivre sont enfouis dans le
sol à une profondeur entre 30 cm environ et 60 cm
environ de la surface du sol. La valeur d'une
réactance, self ou capacité, au pied du hauban actif
et la position d'accrochage du hauban au sol, ou en
d'autres termes l'angle formé entre le hauban et le
pylône, déterminent l'axe d'émission du diagramme de
rayonnement et la directivité de l'onde de sol. Par
exemple, la variation de la valeur de la réactance
permet de passer d'une diffusion omnidirectionnelle
pendant la nuit à une diffusion avec un rapport
avant/arrière de 25 dB pendant le jour.
En référence à la figure 3, une antenne
d'émission à onde de sol AS3 rayonne des ondes
moyennes ou longues et comprend essentiellement un
pylône vertical relié à un plan de masse métallique
filaire sensiblement horizontal. L'antenne AS3
rayonne uniquement des ondes de sol de manière
omnidirectionnelle.
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Le plan de masse métallique filaire est composé
de fils de cuivre disposés sur 30 à 120 rayons autour
de l'antenne, d'une longueur proche du quart d'onde.
Les fils de cuivre sont enfouis dans le sol à une
profondeur entre 30 et 60 cm de la surface du sol.
Cette antenne présente un diagramme de rayonnement
pincé au sol et ne diffuse aucune onde vers les
couches ionosphériques sensibles. L'antenne AS3, de
type "anti-évanouissement" (anti-fading), est
utilisée pour rayonner des ondes de sol à forte
puissance avec une portée lointaine, sans phénomène
d'évanouissement pendant la nuit.
Les figures 4 à 9 illustrent des antennes
d'émission à tir ionosphérique qui rayonnent des
ondes courtes, moyennes ou longues, c'est-à-dire avec
une longueur d'onde utile X sensiblement
décamétrique, hectométrique ou kilométrique. Un angle
de tir par rapport à l'horizontale détermine la
portée qui varie de 100 km à 2000 km. Par exemple,
pour un angle de tir supérieur à 60 , la portée ne
dépasse pas 150 km, et pour un angle de tir à 40 , la
portée est de 250 km environ. Les antennes à tir
ionosphérique émettent peu ou pas d'ondes de sol et
la zone couverte prend une forme annulaire ou
elliptique qui est d'autant plus large que l'angle de
tir est faible.
En référence à la figure 4, une antenne
d'émission à tir ionosphérique ATI1 commutable en
polarisation comprend essentiellement un plan de
masse métallique sensiblement horizontal, un doublet
métallique sensiblement horizontal à réactance
centrale commutable représentée par un rectangle
noir, et un monopole métallique, sensiblement
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vertical, reliant le doublet métallique au plan de
masse. L'antenne ATI1 rayonne des ondes vers
l'ionosphère avec une directivité verticale et peu
d'ondes de sol.
Le doublet métallique s'étend sensiblement
horizontalement au-dessus de la surface du sol à une
hauteur réglable égale environ au dixième de la
longueur d'onde Å, par rapport au plan de masse, afin
de favoriser une émission à incidence verticale selon
un lobe large et ainsi modifier la zone de couverture
assurée par l'antenne ATI1. Le monopole métallique
assure une émission ionosphérique à incidence
verticale large et rayonne des ondes de sol à
proximité. La zone de couverture est alors bi-
localisée.
En référence à la figure 5, une antenne
d'émission à tir ionosphérique ATI2 comprend
essentiellement un plan de masse métallique
sensiblement horizontal, un doublet métallique
sensiblement horizontal à réactance centrale
commutable représentée par un rectangle noir, et deux
pylônes métalliques, sensiblement verticaux,
supportant le doublet métallique au-dessus du plan de
masse. L'antenne ATI2 rayonne uniquement des ondes
vers l'ionosphère avec une directivité ajustable.
Comme montré par deux positions du doublet
métallique à la figure 5, la hauteur séparant le
doublet métallique du plan de masse varie entre
environ 2/10 et environ 2/3 ce qui autorise une
émission à incidence verticale ou oblique, modifiant
ainsi la zone de couverture desservie par l'antenne
ATI2.
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ll
En référence à la figure 6, une antenne
d'émission à tir ionosphérique AT13 comprend
essentiellement une hélice métallique s'étendant
sensiblement verticalement et positionnée au-dessus
d'un plan de masse métallique sensiblement
horizontal. L'antenne ATI3 rayonne des ondes à
polarisation circulaire vers l'ionosphère avec une
directivité sensiblement verticale.
Le diagramme de rayonnement de l'antenne dépend
de la hauteur de l'hélice. Par exemple, lorsque la
hauteur de l'hélice est petite, le diagramme de
rayonnement présente une directivité selon un lobe
large à l'instar de l'antenne ATIl à tir
ionosphérique avec le doublet métallique selon la
figure 4. Plus la hauteur de l'hélice est grande,
plus le lobe caractérisant la directivité de
l'antenne est étroit. L'antenne AT13 dessert une zone
de couverture locale de forme annulaire et étroite.
En référence à la figure 7, une antenne
d'émission à tir ionosphérique ATI4 comprend
essentiellement un pylône vertical positionné au-
dessus d'un plan de masse métallique sensiblement
horizontal. L'antenne ATI4 rayonne des ondes vers
l'ionosphère avec une directivité ajustable et peu
d'ondes de sol.
Le pylône vertical contient une réactance,
représentée par un rectangle noir, dont la valeur
variable oriente le diagramme de rayonnement de
l'antenne selon une émission omnidirectionnelle,
dirigée sous incidence oblique confinée. Aucune
émission d'ondes selon une incidence verticale n'est
possible. Par ailleurs, le diagramme de rayonnement
de l'antenne ATI4 peut présenter plusieurs lobes
distincts selon différentes incidences, afin de
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desservir différentes zones de couverture de forme
annulaire.
En référence à la figure 8, plusieurs antennes
d'émission à tir ionosphérique ATI4 sont disposées
suffisamment proches les unes des autres pour
modifier une répartition de phase et/ou de puissance
afin de favoriser une émission d'ondes dirigée selon
une incidence oblique.
Contrairement à une seule antenne ATI4 qui
rayonne de manière omnidirectionnelle, l'ensemble
d'antennes ATI4 présente un diagramme de rayonnement
adaptatif en direction, afin de desservir une zone de
couverture particulière avec un gain élevé, notamment
en bordure intérieure d'un territoire prédéterminé.
En référence à la figure 9, une antenne à tir
ionosphérique AT15 appelée "beverage" rayonne des
ondes courtes, moyennes ou longues avec une longueur
d'onde utile X sensiblement métrique, hectométrique
ou kilométrique et comprend essentiellement un plan
de masse métallique sensiblement horizontal enfoui
dans le sol, un long fil métallique s'étendant
sensiblement à l'horizontale et proche du sol, un
générateur reliant l'une des extrémités du fil au
plan de masse et une charge reliant l'autre extrémité
du fil au plan de masse. L'antenne AT15 rayonne des
ondes progressives vers l'ionosphère avec une
directivité ajustable et peu d'ondes courtes de sol.
L'antenne ATI5 présente un diagramme de
rayonnement avec un lobe étroit sous incidence
oblique. Le fil métallique s'étend sensiblement
horizontalement au-dessus de la surface du sol à une
hauteur de 3 ou 4 mètres environ pour l'émission
d'ondes courtes, avec en général une longueur
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comprise entre 3xX et 8x%,. La variation de la
longueur du fil modifie la portée d'émission de
l'antenne. L'antenne ATI5 dessert des zones de
couverture éloignées et correspondant à des
localisations précises et ponctuelles telles que des
îles ou des villes.
Dans la suite de la description, les antennes de
sol et les antennes à tir ionosphérique sont désignés
indifféremment par AS et ATI respectivement.
Des antennes d'émission à onde d'espace AE sont
utilisées pour la diffusion d'ondes courtes vers des
agglomérations par exemple. La propagation des ondes
s'effectue selon un mode "point à point", en
visibilité directe avec la zone à desservir. Une
antenne à ondes d'espace est généralement disposée
sur une éminence et dirigée vers la zone à desservir.
La modulation de la directivité des antennes à
ondes d'espace est par exemple mécanique à l'aide
d'un rotor ou électrique par déphasage. La
directivité est inclinée afin de réduire l'émission
d'ondes parasites par ces antennes dans l'ionosphère.
Une antenne à onde d'espace est par exemple
constituée de plusieurs aériens tels qu'une antenne
log-périodique, une antenne Yagi ou une antenne
panneau, disposés pour émettre suivant des directions
différentes. L'antenne à onde d'espace peut aussi
émettre de manière omnidirectionnelle dans une zone
discoïdale ayant pour centre l'antenne.
La figure 10 est une vue schématique de la
propagation d'ondes moyennes selon des couches de
l'ionosphère. Pendant la journée, le rayonnement
solaire, notamment le rayonnement ultraviolet, ionise
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des particules de gaz qui libèrent des électrons dans
l'ionosphère. La densité d'électrons libres croît
avec l'altitude dans l'ionosphère qui se décompose en
trois couches principales D, E et F. Des altitudes,
données ci-après à titre d'exemple, varient
considérablement en fonction de la journée et de la
nuit, de la saison et de l'activité du soleil
engendrant notamment des tâches solaires variables.
La couche D est la plus basse et atteint des
altitudes comprises entre 50 et 70 km environ. La
couche D se manifeste pendant la journée, mais
contient de l'air dont la densité est suffisamment
élevée pour que les ions et les électrons libres se
recombinent et absorbent les ondes moyennes. Dès le
début de la nuit, la couche D a une concentration des
électrons libres décroissant rapidement et disparaît,
laissant passer les ondes moyennes vers les couches E
et F.
La couche E atteint des altitudes comprises
entre 70 et 150 km environ. Pendant la nuit, la
concentration des électrons libres chute rapidement
comme pour la couche D, mais la couche E ne disparaît
pas totalement.
La couche F atteint des altitudes comprises
entre 150 et 300 km environ. Puisque la densité de
l'air à ces altitudes est très faible, les ions et
les électrons libres se recombinent seulement en
partie et la couche F reste ionisée pendant la nuit.
Les ondes radioélectriques qui sont émises vers
l'ionosphère subissent une atténuation dans la couche
D qui varie en fonction de l'inverse du carré de la
fréquence des ondes radioélectriques. Par conséquent,
les ondes radioélectriques à fréquence basse
n'atteignent les couches E et F seulement pendant la
nuit, lorsque la couche D disparaît. Les ondes
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radioélectriques subissent une réfraction de plus en
plus forte en fonction de l'altitude dans les couches
E et F de l'ionosphère où la densité en électrons
libres est croissante avec l'altitude. Pour les
hautes fréquences, la réfraction devient suffisante
pour infléchir la trajectoire de la propagation des
ondes radioélectriques vers le sol ; par conséquent,
les couches E et F rétrodiffusent les ondes
radioélectriques.
Les ondes radioélectriques sont réfléchies dans
l'ionosphère en fonction de l'angle d'incidence et de
la bande de fréquence dans lesquelles les ondes
radioélectriques sont émises. Par exemple pendant la
nuit, des ondes radioélectriques, qui sont émises
dans une bande de fréquence élevée avec un angle
d'incidence faible par rapport à l'horizontale, sont
réfléchies en haute altitude de la couche F pour
atteindre une zone de couverture, dite zone nocturne,
éloignée du point d'émission EM de l'onde
radioélectrique. Dans cet exemple, la distance
séparant le point de réception R du point d'émission
EM de l'onde radioélectrique varie entre 500 et 1500
km environ.
Des ondes de sol émises par une antenne de sol
ont une trajectoire qui suit la courbure de la Terre,
puisque des courants induits à la surface du sol
engendrent une inclinaison du front d'onde des ondes
radioélectriques. Par exemple, l'onde de sol générée
par une antenne de sol se trouve guidée par une bande
de terre par suite de réflexions multiples sur la
surface de séparation entre le diélectrique constitué
par la terre et le milieu extérieur constitué par
l'air et sur une surface métallique enfouie
constituée par le plan de masse de l'antenne. Une
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antenne rayonnant des ondes de sol dessert une zone
de couverture, dite zone diurne, large d'environ 150
km par exemple.
Pendant la nuit, la couche D disparaît et les
ondes radioélectriques émises vers l'ionosphère
atteignent une zone de couverture au moins distante
de 500 km par exemple du point d'émission EM des
ondes radioélectriques. Cependant, les antennes de
sol ont une portée limitée, égale à 150 km par
exemple. Il existe donc une zone de silence qui ne
reçoit aucune onde émise depuis le point d'émission
EM, que ce soit depuis une antenne de sol ou une
antenne à tir ionosphérique. Pendant la nuit, la zone
de silence est par exemple comprise entre 150 km et
500 km.
Pendant la journée, des ondes radioélectriques
émises par des antennes à tir ionosphérique peuvent
atteindre une zone de couverture desservie par une
antenne de sol émettant les mêmes ondes
radioélectriques. Il en résulte une zone
d'évanouissement (fading), où des ondes de même
fréquence sont reçues avec un déphasage aboutissant à
des interférences destructrices qui dégradent la
qualité de réception des ondes radioélectriques.
En référence à la figure 11, le système de
diffusion selon l'invention comprend un serveur
central SC, une base de données BD en relation avec
le serveur central SC, au moins une antenne de sol
AS, au moins une antenne à tir ionosphérique ATI, au
moins une antenne à onde d'espace AE, des récepteurs
de qualité RQ et des récepteurs de brouillage RB.
Le serveur central SC communique avec les
antennes et les récepteurs via un réseau de
télécommunications RT du type internet, ou en
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variante par des lignes de télécommunications
spécialisées. Le serveur central constitue un
dispositif de traitement central au système
d'antennes pour analyser des données, telles que des
caractéristiques d'onde mesurées CO, et déterminer
des paramètres de réglage d'antenne, comme on le
verra ci-après.
La base de données BD est liée au serveur
central SC, c'est-à-dire elle est soit intégrée dans
le serveur central SC, soit incorporée dans un
serveur de gestion de base de données et reliée au
serveur central par une liaison locale ou distante.
La base de données BD comprend notamment des
paramètres de réglage relatifs à des modes de
propagation pour chaque site d'émission, c'est-à-dire
relatifs à chaque antenne d'émission, et des
coefficients propres à chaque site selon différentes
dates. Les paramètres de réglage et les coefficients
sont définis en fonction des modes de propagation de
manière à conserver sensiblement des zones de
couverture locales ou globales prédéterminées.
Les antennes desservent des zones de couverture
respectives dont la réunion dessert une zone de
couverture globale correspondant par exemple à un
territoire prédéterminé TP, en réduisant au minimum
les zones de silence où peu d'ondes radioélectriques
sont reçues.
Sur le territoire prédéterminé TP, tel un pays
ou une région, sont disposés des récepteurs de
qualité RQ pour évaluer la qualité de réception des
ondes radioélectriques émises par les différentes
antennes d'émission AS, ATI, AE.
Par ailleurs, à l'extérieur et en bordure du
territoire prédéterminé TP sont disposés des
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récepteurs de brouillage RB pour vérifier si des
services de diffusion radioélectrique propres à
d'autres territoires, tels que des pays, limitrophes
au territoire TP sont brouillés par les ondes
radioélectriques émises par les différentes antennes
AS, ATI, AE.
Par exemple, les récepteurs RB sont utilisés
seulement lors du démarrage d'un service de diffusion
radioélectrique ou lors de la détection de
brouillages.
Les récepteurs RQ, RB mesurent des
caractéristiques d'onde CO relatives à la réception
des ondes émises par les antennes AS, ATI, AE et
représentatives de la qualité des ondes reçues,
telles que des puissances, des réponses
impulsionnelles et des rapports signal à bruit. Les
caractéristiques d'onde reçues CO sont transmises au
serveur central Sc via le réseau de
télécommunications RT.
Chaque récepteur RQ, RB comprend, outre une
antenne de réception et des étages de réception, des
moyens logiciels et matériels pour mesurer les
caractéristiques CO et les transmettre au serveur SC.
Par exemple, ces moyens logiciels et matériels sont
sous la forme d'un serveur IP (Internet Protocol)
transmettant des données, y compris les
caractéristiques mesurées CO sous forme de paquets IP
selon le protocole de transport TCP (Transport
Control Protocol).
Pour diffuser des programmes sur l'ensemble du
territoire prédéterminé TP, des diffuseurs émettent
des ondes courtes et/ou moyennes et/ou longues dans
des bandes de fréquence respectives. Par ailleurs,
les ondes sont émises selon différents modes de
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propagation relatifs aux différentes antennes AS,
ATI, AE.
Selon un mode "central", une seule antenne
centrale omnidirective AS génère des ondes moyennes
de sol afin de couvrir une zone circulaire englobant
partiellement ou totalement le territoire
prédéterminé TP pendant le jour. Pendant la nuit, les
ondes moyennes de sol générées par l'antenne centrale
AS ont leur puissance qui diminue, et couvrent une
zone circulaire plus restreinte ; plusieurs antennes
directives AS situées en périphérie du territoire
prédéterminé TP sont alors activées de manière
synchronisée afin de couvrir des zones non desservies
par l'antenne centrale. Par exemple, l'antenne
centrale AS est de type "anti-évanouissement". et les
antennes périphériques AS comprennent un plan de
masse métallique, comme celle représentée à la figure
1. Selon un autre exemple, l'antenne centrale peut
être une antenne à tir ionosphérique ATI générant des
ondes courtes.
Selon un mode "périphérique", des antennes
directives AS et/ou ATI situées en périphérie du
territoire prédéterminé TP génèrent des ondes
moyennes ou longues de sol de manière synchronisée
afin de couvrir le territoire prédéterminé TP. Par
exemple, les antennes AS sont du type de l'antenne
"hot guy" AS2.
Selon un mode "extérieur", des antennes
directives AS situées en périphérie du territoire
prédéterminé TP et générant des ondes moyennes ou
longues sont activées de manière synchronisée afin de
couvrir le territoire prédéterminé TP. Par exemple,
les antennes AS sont du type de l'antenne "hot guy"
AS2 et sont disposées sur des îles ou des plates-
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formes maritimes afin de bénéficier des bonnes
conditions de propagation sur la mer.
Selon un mode "confiné", des antennes directives
ou omnidirectionnelles AE génèrent des ondes courtes
d'espace et sont réparties régulièrement sur le
territoire prédéterminé TP pour desservir
respectivement des zones de couverture locales
distinctes les unes des autres. Ces antennes sont
activées de manière synchronisée afin de couvrir le
territoire prédéterminé TP. Par exemple, les antennes
AE sont de type "cosécanté" sans émission d'ondes au-
dessus de l'horizon afin de limiter des phénomènes de
brouillage dus à des ondes émises au-dessus de
l'horizon et réfléchies par l'ionosphère.
De manière générale dans des zones du territoire
prédéterminé TP, la réception d'ondes émises dans une
bande de fréquence donnée relative à un programme
radiophonique peut être brouillée par la réception
d'autres ondes émises dans la même bande de fréquence
mais relatives à au moins un autre programme
radiophonique. Ces phénomènes de brouillage ont lieu
essentiellement pendant la nuit en raison de la
propagation d'ondes de brouillage dans l'ionosphère,
lesdites ondes de brouillage étant diffusées très
loin de leurs sites d'émission et reçues dans des
zones où d'autres ondes sont également reçues et
interfèrent avec lesdites ondes de brouillage. Par
conséquent, le champ électromagnétique relatif à des
ondes est localement renforcé dans certaines zones
par la propagation d'ondes ionosphériques, de sol ou
d'espace émises par d'autres antennes du réseau de
l'invention afin de minimiser dans le brouillage la
contribution d'ondes ionosphériques émises depuis
d'autres pays par exemple.
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Par ailleurs, un nombre important d'antennes
d'émission composant le réseau assure une diversité
de propagation et un niveau de réception moyen afin
de limiter des perturbations liées à de fortes
variations du comportement de l'ionosphère et
notamment les phénomènes de brouillage provoqués par
la propagation d'ondes ionosphériques.
En référence maintenant à la figure 12, le
procédé d'émission selon une réalisation préférée de
l'invention comprend des étapes El à E8 exécutées
automatiquement dans le système de diffusion.
A des étapes initiales E0, dans la base de
données BD relative au serveur central SC sont
mémorisées des données nécessaires à la réalisation
de l'invention. Par ailleurs, différentes ondes sont
émises selon des modes de propagation par des
antennes ATI, et/ou AS et/ou AE.
Des paramètres de réglage relatifs à des modes
de propagation pour chaque antenne d'émission sont
mémorisés dans la base de données BD. Les paramètres
de réglage concernent notamment des directivités, des
puissances d'émission, des polarisations et des gains
des antennes et sont à estimer régulièrement pour
desservir des zones de couverture prédéterminées.
La base de données BD contient également des
données telles que des informations géographiques,
géologiques et topographiques relatives au territoire
prédéterminé TP et des informations sur
l'implantation des agglomérations. D'autres données
concernent des prévisions météorologiques et des
prévisions sur le comportement de l'ionosphère qui
dépendent notamment de l'activité solaire selon la
saison, l'heure de la journée et du lieu géographique
par exemple.
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En fonction des différentes informations
énoncées précédemment, des données d'horodatage
définissent des coefficients propres à chaque site
d'émission selon différentes dates et permettent
d'établir des zones de couverture locales ou globales
en fonction des modes de propagation.
Aux paramètres de réglage et aux données
d'horodatage sont associés des scénarii de
commutation d'antennes destinés à respecter des
niveaux de brouillage hors du territoire prédéterminé
TP et garantir une qualité de réception des services
de diffusion radioélectrique diffusés dans le
territoire prédéterminé TP. Les scénarii sont
modifiés progressivement selon des caractéristiques
mesurées d'ondes reçues afin d'établir des modèles de
prévision sur la diffusion des ondes dans le
territoire prédéterminé en fonction des modes de
propagation.
A l'étape El, le serveur central SC sélectionne
une bande de fréquence comprenant la totalité des
fréquences associées à des services de diffusion
radioélectrique respectifs transmis sur des ondes
ayant des longueurs d'onde utiles sensiblement
égales. Par exemple, trois bandes de fréquence sont
prévues, dont la bande d'onde courte, la bande d'onde
moyenne et la bande d'onde longue correspondant
respectivement à des fréquences associées à des ondes
courtes, des ondes moyennes et des ondes longues.
Le serveur central SC sélectionne alors un mode
de propagation compatible avec la bande de fréquence
sélectionnée afin d'effectuer des tests sur la
qualité d'un signal reçu dans et hors du territoire
prédéterminé TP, le signal reçu étant relatif au mode
de propagation sélectionné.
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En variante, une seule fréquence associée à un
service de diffusion radioélectrique est sélectionnée
afin d'effectuer des tests sur la qualité d'un signal
transporté par des ondes émises à cette fréquence.
Selon une autre variante, différents modes de
propagation et de modulation (codage) sont
sélectionnés afin d'effectuer les tests de qualité
simultanément.
A l'étape E2, le serveur central SC sélectionne
des récepteurs de qualité RQ disposés dans le
territoire prédéterminé TP et des récepteurs de
brouillage RB disposés hors du territoire
prédéterminé TP, selon le mode de propagation
sélectionné. Les récepteurs sélectionnés sont
activés, par exemple automatiquement par le serveur
SC via le réseau RT, et sont aptes à capter des ondes
émises par des antennes spécifiques au mode de
propagation sélectionné.
A l'étape E3, les récepteurs mesurent des
caractéristiques CO des ondes émises. Par exemple,
les caractéristiques sont des puissances reçues, des
réponses impulsionnelles et des rapports signal à
bruit.
Dans les zones de couverture du territoire
prédéterminé TP, des récepteurs de qualité RQ
comparent des puissances reçues relatives aux ondes
émises par les antennes AS, ATI, AE du système de
diffusion à des seuils de puissance prédéterminés
dans les zones de couverture afin de contrôler si une
puissance reçue relative à un service de diffusion
radioélectrique propre au territoire prédéterminé est
suffisante selon des critères de qualité de
réception. Par exemple, pendant la nuit notamment, la
qualité de réception d'un service de diffusion
radioélectrique est amoindrie par le brouillage
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provoqué par la propagation d'ondes ionosphériques
émises depuis d'autres pays et la puissance reçue
relative au service de diffusion radioélectrique doit
être suffisamment élevée pour contrer le brouillage.
Les récepteurs de qualité RQ effectuent en outre des
mesures de goniométrie et évaluent des taux d'erreur
binaire pour des signaux numériques reçus.
A l'extérieur et en bordure du territoire
prédéterminé TP, des récepteurs de brouillage RB
comparent des puissances reçues relatives aux ondes
émises par les antennes AS, ATI, AE du système de
diffusion à des puissances reçues relatives à
d'autres ondes émises depuis différents territoires
limitrophes aux zones de couverture, pour contrôler
si des services de diffusion radioélectrique propres
aux territoires limitrophes sont brouillés par les
ondes radioélectriques émises par l'une ou plusieurs
des différentes antennes AS, ATI, AE. En outre, les
récepteurs de brouillage RB peuvent identifier les
antennes provoquant un brouillage extérieur et
effectuent également des mesures de goniométrie.
A l'étape E4, les récepteurs RQ et RB
transmettent les caractéristiques mesurées CO au
serveur central SC. Par exemple, les caractéristiques
sont transmises sous forme de paquets IP via le
réseau RT, ou par courriel ou par télécopie, et sont
interprétées par exemple par des techniciens
rattachés au serveur central SC. Les caractéristiques
peuvent être transmises à des horaires prédéterminés,
correspondant notamment aux heures de lever et de
coucher du soleil par exemple.
Le serveur central SC mémorise alors les
caractéristiques reçues CO dans la base de données BD
afin d'enrichir un historique détaillé des
caractéristiques des ondes reçues par les antennes
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AS, ATI, AE. L'historique est nécessaire à
l'établissement des modèles de prévision sur la
diffusion des ondes.
En variante, tous les récepteurs RQ, RB sont
activés simultanément afin d'effectuer des mesures
sans discontinuité et enrichir constamment la base de
données BD. Dans ce cas, toutes les caractéristiques
reçues sont triées selon les récepteurs et les modes
de propagation.
A l'étape E5, le serveur central SC analyse les
caractéristiques d'onde reçues CO en fonction des
informations incluses dans la base de données BD,
notamment en fonction des modèles de prévision sur la
diffusion des ondes. Le serveur central analyse
notamment les puissances reçues et les résultats de
comparaison entre les puissances reçues et les seuils
de puissance prédéterminés.
En variante, le serveur central SC effectue les
différentes comparaisons relatives aux puissances des
ondes émises par les antennes du système de diffusion
après réception des caractéristiques CO transmises
par les récepteurs. En particulier, le serveur
central compare des puissances reçues relatives aux
ondes émises par les antennes du système de diffusion
à des seuils de puissance prédéterminés dans les
zones de couverture et à des puissances reçues
relatives à d'autres ondes émises depuis différents
territoires limitrophes en bordure extérieure du
territoire prédéterminé.
Le serveur central SC identifie des antennes à
régler associées à des modes de propagation,. lorsque
des critères de qualité ne sont pas respectés. Par
exemple, lorsque la réception globale d'un signal
dans le territoire prédéterminé TP est trop faible
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pendant la journée ou est brouillée pendant la nuit,
l'antenne centrale AS de type "hot guy" selon le mode
de propagation dit "central" est identifiée. Le
serveur central compare les caractéristiques reçues
CO avec des caractéristiques estimées par les modèles
de prévision sur la diffusion des ondes afin
d'évaluer des paramètres de réglage des antennes
respectant des critères de qualité et de modifier
éventuellement des scénarii de commutation d'antenne.
A l'étape E6, le serveur central SC détermine
des paramètres de réglage d'antenne PR à transmettre
aux antennes en fonction des analyses des
caractéristiques reçues CO. Les paramètres de réglage
PR sont spécifiques à chaque antenne selon le mode de
propagation associé. Au moins un paramètre de réglage
parmi les suivants est à transmettre à chacune des
antennes identifiées : la puissance, la fréquence et
la polarisation des ondes émises, la position,
l'orientation et la hauteur de l'antenne, et
l'inclinaison et la commutation de la directivité de
l'antenne. En outre, les analyses des
caractéristiques reçues CO peuvent conduire à un
basculement de mode de propagation et donc à un
changement des paramètres de réglage de manière à
désactiver certaines antennes et à régler à nouveau
d'autres antennes.
Les paramètres de réglage PR des antennes sont
déterminés pour adapter notamment le mode de
propagation sélectionné à la répartition des
différentes zones de couverture afin d'optimiser la
qualité de réception d'un signal et la couverture
globale du territoire prédéterminé TP. En outre, les
paramètres de réglage PR doivent satisfaire aux
conditions de réception souhaitées dans les zones de
couverture et dans les zones extérieures
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éventuellement brouillées, c'est-à-dire minimiser le
brouillage à la fois dans le territoire prédéterminé
TP et dans les pays limitrophes ou toute zone autre
que les zones de couverture du territoire
prédéterminé TP.
Dans l'exemple avec l'antenne centrale AS selon
le mode "central", le serveur central modifie la
directivité et augmente la puissance d'émission pour
l'antenne centrale AS afin d'assurer une qualité de
réception dans le territoire prédéterminé TP. Au
contraire, si l'antenne centrale AS provoque un
brouillage des services propres à d'autres
territoires extérieurs au territoire prédéterminé, le
serveur central diminue la puissance d'émission pour
l'antenne centrale AS et active plusieurs antennes
directives de sol AS en périphérie du territoire
prédéterminé TP et dirigées vers celui-ci, ou active
plusieurs antennes omnidirectionnelles à onde
d'espace AE de courte portée situées en périphérie du
territoire prédéterminé TP.
Lorsque la réception d'ondes de sol émises par
des antennes de sol AS subit un brouillage dans une
agglomération pendant la nuit, d'autres antennes de
sol AS directives ou omnidirectionnelles peuvent être
activées localement pour contrer le brouillage.
Selon un autre exemple, des ondes courtes
d'espace sont diffusées à l'intérieur d'une
agglomération et des ondes moyennes de sol ou
d'espace sont diffusées à l'extérieur de
l'agglomération. A l'extérieur de l'agglomération, la
puissance des ondes courtes d'espace devient trop
faible pour satisfaire à la qualité de réception et
les ondes moyennes sont inadaptées à l'implantation
de l'agglomération. Dans cet exemple, le serveur
central SC détermine une zone périphérique de.
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l'agglomération à partir de laquelle les ondes
moyennes de sol ou d'espace doivent être émises.
Ainsi, des récepteurs numériques peuvent commuter
rapidement et automatiquement de la bande d'onde
courte à la bande d'onde moyenne, ou inversement,
pour capter un même service de diffusion
radioélectrique sur la meilleure fréquence
disponible.
Le serveur central SC analyse l'historique des
paramètres de réglage précédemment transmis. Si la
réception d'ondes moyennes et/ou longues dans une
partie du territoire prédéterminé TP reste brouillée
malgré une augmentation de puissance d'émission des
ondes moyennes et/ou longues, des antennes à ondes
d'espace AE peuvent être activées pour émettre des
ondes courtes dont la réception n'est pas brouillée
dans ladite partie du territoire prédéterminé.
A l'étape E7, le serveur central SC transmet les
paramètres de réglage déterminés PR aux antennes
précédemment identifiées. Par exemple, des paramètres
de réglage PR déterminés pour une antenne d'émission
sont inclus dans des paquets IP transmis via le
réseau RT et sont interprétés automatiquement par une
unité de commande reliée à l'antenne d'émission et
faisant office de client pour le serveur SC pour
télécommander l'antenne.
En variante, les paramètres de réglage PR sont
transmis par courriel ou par télécopie et sont
interprétés par des techniciens contrôlant les sites
d'émission rattachés aux antennes.
A l'étape E8, des caractéristiques d'émission
des antennes sont pilotées mécaniquement et/ou
électroniquement par leurs unités de commande en
fonction des paramètres de réglage transmis PR.
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A titre d'exemples de caractéristique
d'émission, la puissance d'émission et/ou la
modulation (codage) relatives à l'une des antennes
d'émission AS, ATI, AE sont ajustées automatiquement
par l'unité de commande reliée à l'antenne, et le
diagramme de rayonnement d'une autre antenne
d'émission est réglé en manuel par un technicien
selon des paramètres de réglage transmis tels qu'un
déphasage et une variation de l'orientation de
l'antenne.
Les étapes El à E8 sont exécutées régulièrement
pour mettre à jour la base de données BD du serveur
central SC et améliorer les modèles de prévision sur
la diffusion des ondes. En outre, la mise à jour
régulière de la base de données permet une
combinaison des différents modes de propagation
utilisés dans le système d'antennes d'émission afin
d'offrir constamment une qualité de réception
optimale sur le territoire prédéterminé et une
absence de brouillage à l'extérieur du territoire
prédéterminé.
L'invention décrite ici concerne un procédé et
un serveur SC pour émettre des ondes radioélectriques
synchronisées dans au moins une bande de fréquence
respectivement vers des zones de couverture. Selon
une implémentation préférée, les étapes du procédé de
l'invention sont déterminées par les instructions
d'un programme d'ordinateur incorporé dans un
dispositif informatique tel que le serveur central
SC. Le programme compQrte des instructions de
programme qui, lorsque ledit programme est chargé et
exécuté dans le dispositif dont le fonctionnement est
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alors commandé par l'exécution du programme,
réalisent les étapes du procédé selon l'invention.
En conséquence, l'invention s'applique également
à un programme d'ordinateur, notamment un programme
d'ordinateur sur ou dans un support d'informations,
adapté à mettre en oeuvre l'invention.
