FR2470493A1 - Configuration de satellite destinee a augmenter la marge de pluie d'un systeme de telecommunications - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TELECOMMUNICATIONS SPATIALES. DANS UN SYSTEME DE TELECOMMUNICATIONS DU TYPE AMRT, LA TECHNIQUE DE L'INVENTION ETABLIT UN PETIT GROUPE COMMUN D'INTERVALLES ELEMENTAIRES QUI PERMETTENT D'APPLIQUER A UN FAISCEAU D'UN SYSTEME A PLUSIEURS FAISCEAUX LA PUISSANCE QUI EST NORMALEMENT EMISE DANS N'IMPORTE QUELLE PARTIE DES FAISCEAUX SIMULTANES, DANS LE BUT D'ETABLIR UNE LIAISON AVEC UNE STATION TERRIENNE QUI EST SOUMISE, PAR EXEMPLE, A UNE CONDITION D'EVANOUISSEMENT. APPLICATIONS AUX SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS SPATIALES A ACCES MULTIPLE PAR REPARTITION DANS LE TEMPS.

Description

La présente invention concerne une configuration et une techni-

que destinées à augmenter la marge de pluie d'un système de télécommu-

nications par satellite du type AMRT, et elle porte plus particulière-

ment sur une configuration et une technique qui permettent la co=muni-

cation entre des stations terriennes d'un système de télécommunications par satellites du type AMRT, par l'intermédiaire du satellite, dans le cas o une ou plusieurs des stations terriennes sont soumises à une

condition d'évanouissement dépassant la marge de puissance.

La tendance actuelle dans les satellites de télécommunications semble être de plus en plus à l'utilisation de la bande 12/14 GHz et des

bandes de fréquence plus élevées, et à l'utilisation de formats de modu-

lation numérique faisant appel aux techniques d'Accès Multiple par Ré-

partition dans le Temps (AMRT). La première de ces caractéristiques af-

frnr it C- perturbations terrestres existantes à 4/6 GHz et offre égale-

ment un gain d'antenne plus élevé et des faisceaux plus étroits pour une

taille d'ouverture donnée, tandis que la transmission numérique, asso-

ciée à la technique AMRTpermet une meilleure utilisation des ressour-

ces disponibles des systèmes à satellites.

Un inconvénient important qui est associé aux systèmes à 12/14 GHz consiste dans l'atténuation du signal qui est associée aux chutes de pluie. L'atténuation à ces fréquences est en général une fonction

croissante de l'importance de la pluie si bien que sur une grande par-

tie des Etats-Unis, par exemple, on doit prévoir une marge de puis-

sance importante pour éviter une perturbation excessive-due aux éva-

nouissements produits par la pluie.

Une technique caractéristique de l'art antérieur destinée à s'affranchir des évanouissements dus à la pluie est décrite dans un article intitulé"The Future of Commercial Satellite Telecommunications" par W. White et col. paru dans la revue Datamation, juillet 1978,

pages 94-102. Cet article indique aux pages 98-99 qu'il peut être pos-

sible de s'affranchir de l'atténuation due à la pluie dans les sys-

tèmes à satellites en transmettant plusieurs fois le même paquet. La station terrienne qui se trouve dans la zone de pluie momentanée peut additionner les uns aux autres les signaux multiples correspondant au

même paquet pour reconstituer le signal d'origine.

Parmi d'autres techniques classiques qu'on pourrait employer pour obtenir une marge de pluie, on peut citer (1) l'augmentation de la puissance rayonnée par le satellite et les stations terriennes,

(2) l'amélioration du facteur de bruit des récepteurs, (3) l'instal-

lation d'antennes de stations terriennes plus grandes et (4) la mise en oeuvre d'une diversité de site. Malheureusement, ces techniques (1)-(4) sont coûteuses dans la mesure o des ressources du système affectées de façon permanente ne sont utilisées qu'occasionnellement,

c'est-à-dire quand il pleut. De ce fait, le système est considérable-

ment surdimensionné pour les conditions d'absence de pluie qui peuvent exister pendant plus de 99,9 % du temps à n'importe quel emplacement au sol particulier, si par exemple une marge de pluie de 15 ou 20 dB est nécessaire pour parvenir au niveau désiré de perturbation par la pluie. Le problème qui demeure dans l'art antérieur consiste à créer un procédé et un dispositif capables d'augmenter d'une valeur élevée,

par exemple 10 dB, la marge de pluie d'un système de télécommunica-

tions par satellite, sans nécessiter des ressources supplémentaires

du système qui ne sont mises en utilisation que de façon occasionnelle.

Le problème précédent a été résolu conformément à un mode de réalisation de l'invention dans lequel des intervalles élémentaires de réserves simultanées du système AMRT, qui existent dans chaque

20. séquence de trame et sont obtenus à partir d'un groupe commun d'inter-

valles élémentaires ou par réarrangement des affectations d'inter-

valles élémentaires en réserve, sont disponibles pour être utilisés dans les communications avec des stations qui subissent, par exemple,

une atténuation par la pluie dépassant une marge de puissance pré-

déterminée.

On peut obtenir une marge de puissance supplémentaire pour la liaison montante, à une station qui subit une atténuation par la pluie, soit en effectuant une émission à puissance accrue de l'information contenue dans un paquet normal, soit en utilisant un groupe commun d'intervalles élémentaires ou des intervalles élémentaires en réserve réarrangés et des techniques de codage et d'extension de zone pour

réaliser une extension de paquets et disposer d'une marge supplémen-

taire. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, on ob-

tient une marge de puissance supplémentaire pour la liaison descen-

dante vers une station soumise à une condition d'évanouissement par la pluie, grâce à l'utilisation d'un groupe commun d'intervalles élémentaires simultanés ou d'intervalles élémentaires en réserve réarrangés, associés à chaque format de trame de faisceau descendant, pour que la puissance qui est normalement émise à partir du satellite dans plusieurs faisceaux simultanés puisse être effectivement appliqué dans un ou plusieurs faisceaux qui sont dirigés vers la ou les stations

terriennes soumises à la condition d'évanouissement.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description

qui va suivre de modes de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels les éléments analogues sont désignés par les mêmes numéros de référence et sur lesquels: La figure I représente un système de télécommunications par satellite qui utilise plusieurs faisceaux étroits fixes pour desservir plusieurs stations terriennes; La figure 2 représente une séquence de trame de commutation caractéristique qui peut être utilisée dans le système correspondant à l'invention; La figure 3 est un schéma synoptique d'un répéteur de satellite

correspondant à un mode de réalisation de l'invention qui peut être uti-

lisé dans un système de télécommunications par satellite ANRT à plu-

sieurs faisceaux étroits fixes ou à balayage limité; et La figure 4 représente un schéma synoptique connu, de type caractéristique, pour un répéteur de satellite destiné à être utilisé

dans un système de télécommunications par satellites à plusieurs fais-

ceaux étroits à balayage non limité, qui peut être adapté à la mise en

oeuvre de l'invention.

L'invention est décrite ci-après en relation avec un système

de télécommunications par satellite du type à accès multiple par répar-

tition dans le temps (AMRT) qui comporte plusieurs faisceaux fixes de

liaisons montantes et descendantes. On notera cependant que cette des-

cription n'est donnée qu'à titre d'exemple et est faite dans un but de

présentation et non de limitation. L'homme de l'art comprendra facile-

ment que le principe de l'invention s'applique également à des systèmes à plusieurs faisceaux étroits à balayage ou à des systèmes de satellite

combinés à faisceaux fixes et à faisceaux étroits à balayage.

Comme le montre la figure 1, un système de télécommunications

par satellite à plusieurs faisceaux fixes, du type ANRT, qui est consi-

déré ci-après pour décrire le principe de l'invention, comprend un satellite 10 qui comporte un groupe de n antennes 12 1-12n, chaque antenne étant capable d'émettre un faisceau particulier parmi un groupe de il faisceaux de liaison descendante 13 1-13n vers une

zone de couverture particulière parmi un groupe de n zones de cou-

verture espacées 14I-14 à la surface d'un corps céleste. Chaque zone de couverture 14 1-14 comprend une ou plusieurs stations terriennes 16 qui émettent leurs paquets d'informations dans des intervalles élémentaires synchronisés formant une trame. Ces paquets d'informations sont destinés à d'autres stations terriennes 16 du système et ils sont

émis dans un faisceau de liaison montante associé 18 1-18, conformé-

ment à un format de trame AMRT prédéterminé. Les paquets correspondant aux intervalles élémentaires qui arrivent simultanément au satellite dans chacun des faisceaux de liaison montante 181-18n sont dirigés, dans le satellite 10, vers les antennes appropriées 121- 12 n pour être réémis dans les faisceaux de liaison descendante 131-13, vers la

station terrienne destinataire 16 correcte.

La figure 2 montre un exemple de format de trame de commutation

AMRT qu'on peut utiliser pour mettre en oeuvre le principe de l'inven-

tion pour permettre la communication entre diverses stations terriennes 16 du système, par l'intermédiaire du satellite 10. On voit qu'au début

de chaque période de trame associée aux faisceaux de liaison descendan-

te 13 1-13 il existe un groupe de X intervalles élémentaires qui sont

affectés à l'établissement des canaux de transmission AMRT bidirection-

nels normaux entre les diverses stations terriennes 16 du système. On

connaît parfaitement des affectations classiques des intervalles élé-

mentaires dans plusieurs formats de trame de faisceau qui évitent les émissions simultanées vers l'une quelconque des stations terriennes,

et on peut employer n'importe quelle technique d'affectation appro-

priée pour les intervalles élémentaires I à X de la période de trame

de la figure 2. Chaque intervalle élémentaire comprend de façon carac-

téristique un paquet de message qui comporte une information de préambule, une information de données ou de message et, éventuellement, une certaine information de terminaison, et ce paquet est émis par une station terrienne 16 vers le satellite 10 puis ensuite vers la station terrienne destinataire par l'intermédiaire du faisceau de

liaison descendante approprié parmi les faisceaux 13 -13.

Bien que ceci ne soit pas représenté sur la figure 2, chaque trame comprend également, par exemple, des intervalles élémentaires

spécialisés qui sont utilisés pour établir des canaux de signalisa-

tion bidirectionnels entre une station terrienne désignée en tant que station terrienne maître, et chacune des stations terriennes éloignées

du réseau, en utilisant n'importe quelle technique appropriée connue.

On utilise par exemple les canaux de signalisation pour permettre la synchronisation du système AMRT, pour distribuer une information d'état de système, pour traiter les nouvelles demandes de service, pour

affecter les intervalles élémentaires, etc... Si on excepte les inter-

valles élémentaires de signalisation, tous les autres intervalles

élémentaires peuvent, si nécessaire, être affectés à la demande.

On voit également à la fin des trames un groupe commun de Y intervalles élémentaires inutilisés ou en réserve, qui sont désignés par I à Y. Comme on le décrira ci-après, ces intervalles élémentaires sont destinés à être mis à la disposition des stations terriennes qui subissent une atténuation par la pluie. On comprend qu'on peut également

placer les intervalles élémentaires inutilisés ou en réserve aux em-

placements d'intervalles élémentaires appropriés et conformément à la séquence appropriée, en réarrangeant les affectations des intervalles élémentaires dans une trame et en utilisant les canaux de signalisation

pour informer chaque station terrienne de ce réarrangement. Les inter-

valles élémentaires provenant du groupe commun peuvent être mis à la disposition de n'importe quelles stations terriennes qui subissent une

atténuation par la pluie pour la liaison montante ou la liaison des-

cendante. Cependant, un moyen plus intéressant de compenser les atté-

nuations de la liaison montante consiste à commander la puissance de la liaison montante. Selon cette technique, on règle la puissance de la liaison montante en cas de présence de pluie, de façon à maintenir une puissance incidente constante au niveau du satellite. Lorsque l'atténuation par la pluie dépasse la marge qu'assure la puissance maximale de l'émetteur de la station terrestre, un évanouissement se manifeste sur la liaison montante. Du fait que la puissance de la liaison montante n'est généralement pas un paramètre critique, on peut souvent fixer la puissance maximale de l'émetteur de façon à éliminer la condition d'évanouissement. La commande de la puissance de la

liaison montante représente ainsi un moyen très intéressant de com-

battre l'atténuation du signal de la liaison montante tout en mainte-

nant un rapport signal/parasites constant au niveau du satellite. Il est cependant possible que certaines stations terrestres ne soient pas capables de fournir la puissance supplémentaire pour la liaison montante permettant d'éliminer une condition d'évanouissement, à

cause des circuits employés.

Lorsqu'un évanouissement se produit sur la liaison descendante,

le rapport porteuse/bruit à la station terrienne qui subit l'évanouis-

sement n'est plus suffisant pour maintenir le taux d'erreur de bit désire. La capacité de cette station terrienne est donc réduite. On supposera par exemple que l'atténuation par la pluie est telle que le

niveau du signal tombe à 8dB au-dessous de la valeur qui est néces-

saire pour maintenir un taux d'erreur de bit de qualité vocale égal, par exemple, à 10. Le taux d'erreur du canal pour du bruit gaussien e \/nviron 0,1. On obtiendrait un taux d'erreur de bit plus mauvais si le taux d'erreur était fixé à la fois par le bruit gaussien et par lesparasitessoumis à une limitation de leur valeur de crête. Cependant,

conformément à l'invention, on peut néanmoins maintenir le taux d'er-

reur de bit à 10-3 ou à une valeur inférieure.

Lorsque des mesures de puissance faites à une station terrienne indiquent qu'une atténuation dépassant la marge de puissance incorporée

est imminente, cette station terrienne 16 utilise la liaison de signa-

lisation pour indiquer à la station terrienne maître qu'une condition d'évanouissement est sur le point de se produire. La station terrienne maître affecte alors des intervalles élémentaires simultanés provenant

de la zone commune de réserve de la figure 2, ou obtenus par réaffecta-

tion du traficde façon à disposer d'intervalles élémentaires simulta-

nés en réserve dans chaque format de trame, afin de les utiliser de la

manière qui sera décrite ci-après.

Pour des raisons pratiques, il peut être souhaitable de limiter la demande supplémentaire de circuits vocaux due à l'atténuation par la pluie à un facteur de quatre ou cinq au-dessus de la demande en

l'absence de pluie. Des perturbations apparaîtront donc lorsque l'atté-

nuation dépassera la marge de pluie supplémentaire qui est offerte par ces circuits supplémentaires. Ainsi, au moment de la conception du réseau, on doit maintenir la capacité de trafic offerte à un niveau

tel que la capacité C du satellite permette d'atteindre les probabili-

tés désirées de perturbations par la pluie et de blocage des communi-

cations. Les facteurs qui affectent cet aspect de la conception com-

prennent les statistiques de pluviosité aux divers stations terriennes, la marge de pluie incorporée, le nombre de stations terriennes, la

chargeexprimée en erlangs, de chaque station terrienne, et les carac-

téristiques statistiques de l'atténuation par la pluie au-delà de la

marge incorporée, aux diverses stations terriennes.

Conformément à un mode de réalisation de l'invention, on peut établir une marge de bruit supplémentaire par rapport à la marge de bruit incorporée pour une ou plusieurs stations terriennes soumises à

une condition d'évanouissement par la pluie, en utilisant des inter-

valles élémentaires simultanés, en réserve ou en groupe commun, dans chaque format de trame, pour faire en sorte que la puissance qui est normalement émise à partir du satellite dans les divers faisceaux fixes de liaison descendante 13 1-13n puisse être appliquée dans un ou plusieurs faisceaux dirigés vers la ou les stations terriennes qui sont soumises à une condition d'évanouissement. La figure 3 représente un

schéma synoptique d'un satellite 10 correspondant à un mode de réali-

sation de l'invention, destiné à être utilisé dans le système de télé-

communications par satellite AMRT à plusieurs faisceaux fixes de la

figure 1, pour procurer séquentiellement une marge de pluie supplémen-

taire aux stations terriennes qui sont soumises à une condition d'éva-

nouissement. On voit que dans la configuration de la figure 3 chaque faisceau étroit fixe de liaison montante 18 1-18n est intercepté ou reçu par les antennes respectives 12 1-12, tandis que chaque faisceau étroit fixe de liaison descendante 13 -13 est émis par les antennes respectives 12 1-12. On notera que les antennes 121-12 peuvent être formées par n'importe quelle structure d'antenne appropriée capable de recevoir ou d'émettre chacun des faisceaux étroits fixes respectifs 18 1-18n et 13 113, cette structure consistant par exemple en un seul réflecteur ayant l'ouverture nécessaire pour couvrir toutes les zones géographiques associées aux faisceaux étroits fixes, et un cornet séparé pour chaque faisceau étroit fixe, placé dans le plan focal du

récepteur à un point-auquel le faisceau étroit fixe associé est foca-

lisé par le réflecteur.

Conformément à un mode de réalisation de l'invention, les

signaux de liaison montante qui sont reçus simultanément par l'inter-

médiaire des faisceaux étroits fixes 18 1-18n forment des signaux d'entrée séparés sur des conducteurs respectifs 20 -20 et ils sont

appliqués à des récepteurs respectifs 22 -22 qui les appliquent eux-

mêmes à une matrice de commutation temporelle 24. Ces signaux d'en-

trée sont commutés simultanément et sélectivement par la matrice de

commutation spatiale et temporelle 24, sous l'action de signaux de com-

mande présents sur un bus 26 qui proviennent d'un circuit d'horloge et de contrôleur de séquence de commutation, 28, pour être appliqués sur le conducteur de sortie approprié 30 -30 afin d'être émis par des émetteurs amplificateurs respectifs 32 -32. La matrice de commutation temporelle 24 peut être constituée par n'importe quelle matrice de commutation appropriée capable de réaliser

une commutation rapide en consommant une puissance relativement faible.

A titre d'exemples d'éléments de commutation ayant les caractéristiques désirées, on peut citer, par exemple, les éléments de commutation microondes bien connus qui comprennent, entre autres, l'élément de commutation à diode semiconductrice (PIN) et l'élément de commutation

à verrouillage magnétique.

Conformément à un mode de réalisation de l'invention, les signaux de sortie des émetteurs amplificateurs 32 -32 sont appliqués à des éléments de commutation respectifs 34 134n qui ont pour fonction

d'appliquer ces signaux de sortie soit directement aux antennes res-

pectives 121- 12 n' soit à des entrées séparées d'un circuit de combinai-

son de puissance 36, sous la dépendance de signaux de commande présents sur le bus 26 qui proviennent du circuit d'horloge et de contrôleur de séquence de commutation, 28. Le circuit de combinaison de puissance 36 additionne la puissance des signaux d'entrée et produit un signal de sortie qui est représentatif de cette combinaison et qui est appliqué à l'entrée de chacun des éléments de commutation 38 -38. Sous l'effet d'un signal de commande approprié présent sur le bus 26 et provenant

du circuit 28, comme on le décrira ultérieurement de façon plus détail-

lée, l'un des éléments de commutation 38 -38 est fermé sélectivement pour que le signal de sortie provenant du circuit de combinaison de

puissance 36 puisse être appliqué à l'antenne associée respective par-

mi les antennes 12 -12 1 n

Le circuit d'horloge et de contrôleur de séquence de commuta-

tion, 28, comprend un circuit d'horloge 42, un contrôleur de séquence

de commutation 44 et une mémoire 46. Le circuit d'horloge 42 est s7ndut-

risé sur toutes les horloges du système situées dans les zones ter-

restres éloignées, par l'intermédiaire de signaux de télémesure trans-

mis sur une liaison bidirectionnelle de transmission de-données 48, à partir d'une ou de plusieurs des stations terriennes, pour permettre la réception et l'émission effective de signaux au moyen du satellite répéteur 10, par l'intermédiaire de la matrice de commutation 24 et des éléments de commutation 34 -34 et 38 -38. On peut réaliser la I n I n' synchronisation des horloges du système en utilisant n'importe quelle technique appropriée connue, consistant par exemple à employer des

impulsions de synchronisation qui sont émises vers les diverses sta-

tions terriennes par l'intermédiaire de signaux de télémesure aller et retour qui transitent par le satellite répéteur 10. Le contrôleur de séquence de commutation 44 du circuit 28 engendre les signaux de commande nécessaires pour interconnecter les conducteurs d'entrée et de sortie appropriés par l'intermédiaire des éléments de commutation de la matrice 24 et des éléments de commutation 34 -34 et 38 -38 I n I n pendant chaque intervalle de trame, sous la dépendance des signaux d'horloge synchronisés qui proviennent de l'horloge 42 et de la séquence d'interconnexion désirée, représentative de la séquence de la figure 2, qui est enregistrée dans la mémoire associée 46. On peut

engendrer les signaux de commande désirés en utilisant pour le séquen-

ceur de commutation et pour la mémoire n'importe quels dispositifs

rapides qui sont disponibles.

- Conformément à un mode de réalisation de l'invention, lors-

qu'aucune condition d'évanouissement n'existe pour les stations terriennes 16, le format de transmission AMRT normal de la figure 2 est employé et les intervalles élémentaires du groupe commun sont soit inutilisés pour l'acheminement de l'information, soit utilisés selon une affectation à la demande pour augmenter d'une manière classique la capacité d'acheminement de trafic. Dans cette condition d'absence d'évanouissement pour toutes les stations 16, les signaux présents dans les intervalles élémentaires synchronisés des faisceaux de liaison montante 181-18n sont reçus simultanément par les antennes 12 -12, ils passent par les récepteurs 22î-22n, ils sont commutés de façon appropriée par la matrice 24, sous la commande du circuit de s&éueee d'horloge et de eIcommutation 28, conformément à la séquence de commutation qui est enregistrée dans la mémoire 46,pour chaque intervalle élémentaire correspondant du format de trame, ils passent par les émetteurs associés 321 -32n, et le circuit d'horloge

et de contrôleur de séquence de commutation 28 positionne les élé-

ments de commutation 34 -34 de façon à connecter directement les sorties des émetteurs 32î-32n aux antennes respectives 121-12, afin d'émettre les signaux d'intervalles élémentaires de la trame, par les faisceaux de liaison descendante 131-13, vers les stations terriennes destinataires 16, dans les zones de couverture 14 1-14. Dans cette condition d'absence d'évanouissement, le circuit d'horloge et de con-

troleur de séquence de commutation 28 maintient les éléments de com-

mutati.on 38-38n en position ouverte.

Lorsque l'une des stations terriennes 16 du système est sur le point de subir une condition d'évanouissement, cette station terrienne indique à la station terrienne maître, par la liaison de signalisation, que cet évanouissement est sur le point de se produire, et la station

terrienne maître affecte un intervalle élémentaire correspondant dis-

tinct dans chacune des n séquences de trame simultanées, à partir du

groupe commun d'intervalles élémentaires, pour chaque intervalle élé-

mentaire qui est normalement destiné à cette station soumise à l'éva-

nouissement dans la partie de format d'émission AMRT normale de la

figure 2. La station maître signale alors la condition d'évanouisse-

ment à toutes les stations terriennes du système et leur indique quel est celui des intervalles élémentaires en réserve affectés qui sera utilisé pour les paquets d'intervalles élémentaires de chaque station qui sont adressés à la station soumise à l'évanouissement. La station maître met également à jour la mémoire 46 dans le circuit d'horloge et de contrôleur de séquence de commutation 28 du satellite 10, pour

inclure les séquences de trame temporairement réaffectées pour la con-

dition d'évanouissement.

Le fonctionnement est alors le suivant. En présence d'une condition d'évanouissement pour une station terrienne, le format

d'émission AMRT normal est mis en oeuvre pour les intervalles élé-

mentaires 1 à X au début de la période de trame de la figure 2, pour

l'émission de l'information vers les stations qui ne sont pas soumi-

ses à un évanouissement. Plus précisément, les signaux de paquets d'intervalles élémentaires simultanés qui arrivent dans les faisceaux de liaison montante 18 1-18n sont reçus par les antennes 12 -12n et passent par les récepteurs 22I-22, la matrice de commutation 24, les émetteurs 32 1-32 et les éléments de commutation 34 -34 pour etre

dirigés directement vers les antennes 12 1-12n, par le circuit d'hor-

Il loge et de contrôleur de séquence de commutation 28, afin d'être émis dans les faisceaux de liaison descendante 13 -13 vers les stations 1 n

terriennes destinataires 16 qui ne subissent pas un évanouissement.

Pendant chaque intervalle élémentaire qui est affecté à partir des intervalles élémentaires du groupe commun 1 à Y de la figure 2, dans chaque trame, pour l'émission par l'une des stations terriennes du système vers une station terrienne qui est soumise à une condition d'évanouissement dépassant la marge incorporée, seule la station émettrice qui est affectée à cet intervalle élémentaire émet son paquet d'intervalles élémentaires synchronisé destiné à la station terrienne soumise à l'évanouissement, dans son faisceau de liaison montante associé 18 1-18 qui-est dirigé vers le satellite 10. Dans le

satellite, ce paquet d'intervalles élémentaire est reçu par l'an-

tenne 12 1-12 qui est associée au faisceau de liaison montante consi-

déré et il est transmis à l'entrée de la matrice de commutation 24 par le récepteur associé parmi les récepteurs 22 -22. Du fait que la mémoire 46 du circuit d'horloge et de contrôleur de séquence de commutation 28 a été mise à jour par la station maître pour indiquer que pendant cette période d'intervalles élémentaires affectée on attend un paquet provenant de la station terrienne émettrice désignée et dirigé vers une station terrienne réceptrice particulière soumise à l'évanouissement, le contrôleur de séquence de commutation 44 fait en sorte que la matrice de commutation 24 dirige ce signal d'entrée unique vers chacun des conducteurs de sortie 301-30 de façon qu'il soit, émis simultanément par les émetteurs amplificateurs 32 -32 1 n

Le contrôleur 44 fait également en sorte que les éléments de commuta-

tion 34 -34n dirigent les signaux de sortie des émetteurs 32î-32n vers

le circuit de combinaison de puissance 36 et vers l'élément de commu-

tation particulier 38 -38n qui est associé à l'antenne 12 -12 et au faisceau de liaison descendante 13 -13 relatifs à la station 16 qui

est soumise à l'évanouissement.

A titre d'exemple, on considérera que la station 16 de la zone de couverture 14n de la figure 1 a été soumise à un évanouissement et que la station maître a affecté les intervalles élémentaires 1 et 2 parmi les intervalles élémentaires du groupe commun 1 à Y de la figure 2, pour l'émission d'un paquet d'intervalles élémentaire par la station 16 de la zone de couverture 14 et par l'une des stations 16 de la zone de couverture 142, respectivement, vers la station soumise

à l'évanouissement. Pendant l'intervalle élémentaire 1 des inter-

valles élémentaires du groupe commun, la station terrienne 16 de la zone de couverture 141 est la seule station terrienne émettant vers le satellite 10. Le paquet d'intervalles élémentaires qui est émis par la station 16 dans le faisceau de liaison montante 181 est reçu au

satellite par l'antenne 121 et il est transmis au récepteur 22, tan-

dis que toutes les autres antennes et tous les autres récepteurs sont momentanément au repos. Le contrôleur 44 fait en sorte que la matrice de commutation 24 dirige simultanément ce signal de paquet d'intervalle élémentaire vers tous les conducteurs de sortie 30 -30n afin que la puissance de ce signal soit élevée de manière appropriée pour être émis par chacun des émetteurs amplificateurs 32 -32. Le contrôleur 44 fait également en sorte que les signaux de sortie qui

existent pendant l'intervalle élémentaire présent des émetteurs 321-

32n soient dirigés vers le circuit de combinaison de puissance 36 dans lequel les signaux provenant des émetteurs 32 -32 sont combinés pour donner un seul signal de sortie. De plus, le contrôleur 44 commande seulement la fermeture de l'élément de commutation 38 de n façon que le signal de sortie du circuit de combinaison de puissance 36 soit uniquement appliqué à l'antenne 12 pour être émis dans le faisceau de liaison descendante 13 vers la station 16 soumise à un n évanouissement dans la zone de couverture 14 n De façon similaire, dans l'intervalle élémentaire 2 des intervalles élémentaires du groupe commun, la station terrienne 16

qui se trouve dans la zone de couverture 142 affectée à cet inter-

valle élémentaire émet son paquet d'intervalle élémentaire. Dans le

satellite 10, ce paquet est reçu dans le faisceau de liaison mon-

tante 182 par l'antenne 122 et il est transmis par le récepteur 222.

Le contrôleur 44 fait en sorte que la matrice de commutation 24 - dirige simultanément le signal de sortie du récepteur 222 vers tous les conducteurs de sortie 301-30, puis à partir d'eux vers les émetteurs 32 32 et vers les entrées du circuit de combinaison de I n puissance 36. Le signal de sortie combiné qui provient du circuit de combinaison de puissance 36 est dirigé par le contrôleur 44 de façon à ne passer que par l'élément de commutation 38 pour être émis par l'antenne 12 dans le faisceau de liaison descendante 13 qui est dirigé vers la station 16 soumise à un évanouissement dans la zone de couverture 14. De cette manière, un seul signal d'entrée reçu par le satellite 10 est amplifié par tous les émetteurs 32 et les signaux amplifiés sont combinés pour donner une marge de 10 dB pour surmonter

un évanouissement présent à une seule station terrienne 16.

On peut également appliquer la configuration de la figure 3 à un satellite 10 à plusieurs faisceaux étroits à balayage limité en remplaçant les antennes 121-12n des liaisons montantes comme des

liaisons descendantes par des antennes 12 1-12 qui peuvent être diri-

gées par un dispositif de traitement de réseau (non représenté sur la

figure 3) vers chacune des zones de couverture 14 -14 qui sont asso-

I n ciées à chaque liaison montante et à chaque liaison descendante, conformément à un format de séquence de trame prédéterminé. La partie restante de la figure 3 serait pratiquement identique pour un tel satellite à plusieurs faisceaux étroits à balayage limité. On notera qu'on peut utiliser n'importe quelle structure d'antennes à balayage limité et n'importe quel dispoâH3 en9ype convenable, pour diriger

de façon appropriée les faisceaux à balayage limité associés.

Dans un système caractéristique de télécommunications par satellite à plusieurs faisceaux étroits à balayage non limité, le répéteur de satellite de type caractéristique peut se présenter sous la forme qui apparaît sur la figure 4 et qui est décrite dans l'article "Efficient Utilization of Satellite Transponders Via Time Division Multibeam Scanning" par A.S. Acampora et col., paru dans The Bell

System Technical Journal, Vol. 57, N0 8, octobre 1978, pages 2901-

2914. Dans la configuration de la figure 4, et dans les conditions normales, n signaux simultanés de liaison montante sont reçus par E

éléments d'antenne de réception 50 -50E à partir de stations ter-

riennes distantes et mutuellement espacées. Les signaux qui sont reçus par chaque élément 50 -50E sont divisés en n parties égales et chaque partie de signal divisé est appliquéeà un déphaseur particulier dans un groupe de n déphaseurs 52 -52 Un contrôleur de phase 54 utilisant les affectations d'intervalles élémentaires du type AMRT qui sont

enregistrées dans une mémoire 55, pouvant être mise à jour par l'inter-

médiaire d'une liaison bidirectionnelle de transmission de données vers la station maître, émet des signaux de commande synchronisés sur un bus 56 pour commander les déphaseurs correspondants 52V, 522... 52 dans chacun des E groupes de déphaseurs, de façon qu'ils ne reçoivent que l'un des n signaux possibles reçus par l'élément d'antenne associé 50 - E Les signaux qui proviennent des déphaseurs correspondants parmi les déphaseurs 521 522., 52, dans chacun des E groupes, sont ensuite

combinés et appliqués sous la forme d'un signal d'entrée à un trans-

pondeur particulier parmi n transpondeurs 58 -58.

I n Inversement, le signal de sortie de chacun des n transpondeurs 58 -58 est divisé en E parties et chaque partie est appliquée à un déphaseur particulier correspondant parmi n déphaseurs 601, 602,...60 n dans chaque groupe parmi E groupes de déphaseurs. Les signaux de sortie des n déphaseurs 60 1-60n dans chacun des E groupes de déphaseurs sont ensuite combinés et appliqués en tant que signal d'entrée à un élément

d'antenne particulier parmi E éléments d'antenne 64 1-64E. Pour engen-

drer les n faisceaux de liaison descendante, le contrôleur de phase 54 émet également des signaux de commande synchronisés sur un bus 62, pour faire en sorte que les déphaseurs correspondants 601, 602..., 60n dans les E groupes de déphaseurs introduisent un déphasage prédéterminé dans le signal qui les traverse au cours de chaque intervalle élémentaire, afin que le signal correspondant soit émis par les E éléments d'antenne 6464Epour former un front d'ondes plan qui est dirigé vers une zone de couverture distincte particulière, conformément au format de trame

prédéterminé qui est enregistré dans la mémoire 55.

Un système de télécommunications par satellite à plusieurs faisceaux étroits à balayage non limité tel que celui qui est représenté à titre d'exemple sur la figure 4 pourrait facilement être adapté de façon à procurer une marge d'évanouissement par la pluie, conformément à l'invention. Plus précisément, un format de trame caractéristique tel que celui qui est représenté sur la figure 2 serait enregistré dans la mémoire d'affectation d'intervalles élémentaires du type AMRT, 55, et mis à jour de la manière nécessaire par la liaison bidirectionnelle de transmission de données vers une station maître, afin de réaffecter les intervalles élémentaires du groupe commun au fur et à mesure que des stations terriennes entrent dans une condition d'évanouissement ou sortent d'une telle condition. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, pendant la partie de format normal, représentée sur la

figure 2, d'une émission AMRT, le répéteur du satellite reçoit simulta-

nément n paquets d'information pendant chaque intervalle élémentaire, par les éléments d'antenne 501-50E, pour les répartir par les E grou-

pes de n déphaseurs 521-52, sous l'effet de signaux de commande appro-

priés que le contrôleur de déphaseur 54 applique aux n transpondeurs 58158n, comme il a été indiqué précédemment de façon générale. Les

signaux de sortie des transpondeurs 581-58 sont répartis vers les grou-

In pes correspondants associés parmi les E groupes de n déphaseurs 60160n,

dans lesquels les phases sont réglées sous l'action de signaux de com-

mande appropriés qui proviennent du contrôleur 54, pour faire en sorte que les E éléments d'antenne 641-64E engendrent n faisceaux dirigés

dans n directions différentes vers les n stations terriennes de desti-

nation, de la manière qui a été indiquée précédemment de façon générale.

* Pendant un intervalle élémentaire associé à la zone commune

d'intervalles élémentaires de la figure 2 qui a été affecté pour l'uti-

lisation dans la transmission entre deux stations, l'une de ces sta-

tions, ou les deux, étant soumises à une condition d'évanouissement,

lecontrôleur de phase 54 mettrait en oeuvre la technique de l'inven-

tion en émettant des signaux de commande sous l'effet desquels chaque déphaseur 521-52n et 601-60n de chaque groupe de déphaseurs dirigerait

les n faisceaux formés par ces déphasages individuels dans les dépha-

seurs correspondants des E groupes vers les stations terriennes émet-

25. trices et réceptrices qui sont affectées à cet intervalle élémentaire du groupe commun. De cette manière, le paquet de la station terrienne

unique qui a été désignée pour émettre pendant un intervalle élémen-

taire du groupe commun est reçu par les éléments d'antenne 501-50E et est dirigé par les E groupes de n déphaseurs vers les n transpondeurs 581-58 pour être traité: simultanément. Ce même signal présent sur les sorties des n transpondeurs est ensuite transmis aux E groupes de n déphaseurs dans lesquels les phases sont réglées de façon appropriée sous l'effet de signaux de commande provenant du contrôleur 54, pour faire en sorte que les éléments d'antenne 64 -64 émettent n fronts I E

de phase plans, tous dirigés vers la même station terrestre récep-

trice soumise à un évanouissement.

Il faut noter que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne constituent que des exemples de mise en oeuvre des principes de

l'invention. L'homme de l'art pourra apporter diverses autres modifica-

tions et changements correspondant à la mise en oeuvre des principes de l'invention et entrant dans le cadre de celle-ci. Il faut en outre noter qu'on peut utiliser l'invention isolément, pour obtenir par exemple une marge de pluie de 10 dB, ou en association avec des tech- niques de codage destinées à l'extension des paquets, pour obtenir par exemple 20 dB de marge de pluie supplémentaire. Le seul critère conforme à l'invention consiste en ce que la puissance de plusieurs émetteurs du satellite est combinée et utilisée pour l'émission vers une station terrienne réceptrice particulière, pour surmonter, par

exemple, la condition d'évanouissement.

Il faut de plus noter que ce n'est que dans un but d'exposition

et de simplification de la présentation, et non dans un but de limita-

tion, que la description ci-dessus concernant l'utilisation d'inter-

valles élémentaires simultanés provenant du groupe commun d'interval-

les élémentaires de la figure 2 a porté sur le passage simultané par l'ensemble des n émetteurs 32 -32 de la figure 3 ou l'ensemble des n

transpondeurs 58 -58 de la figure 4, d'un signal provenant d'une sta-

I n tion terrienne émettrice, dans le but d'émettre ce signal dans un seul faisceau effectif de liaison descendante vers une station terrienne réceptrice désignée. L'homme de l'art appréciera facilement qu'on peut facilement modifier la configuration des figures 3 et 4, ainsi que les stations terriennes, pour que les signaux de liaison montante provenant

de plus d'une station terrienne émettrice puissent être reçus simulta-

nément par les antennes 12 -12 de la figure 3 ou 50 -50 de la figure I n I E 4, chaque signal de liaison montante reçu simultanément étant dirigé vers une partie distincte des différents émetteurs 32 -32n de la figure

3 par la matrice 24 ou vers une partie distincte des transpondeurs 58 1-

58 par les déphaseurs 52 -52, la puissance provenant de chacune des parties distinctes des émetteurs ou des transpondeurs étant dirigée dans un faisceau distinct effectif de liaison descendante vers une station terrienne réceptrice distincte désignée, pour s'adapter,par exemple, au cas d'évanouissements partiels dans plusieurs stations et

pour constituer un système plus efficace.

Pour mettre en oeuvre une telle possibilité, chaque station

terrienne comprendrait un détecteur d'évanouissement qui est un élé-

ment bien connu. Ce détecteur d'évanouissement mesurerait la profon-

deur de l'évanouissement se produisant à chaque instant, et lorsqu'une profondeur d'évanouissement prédéterminée aurait été mesurée, la station considérée signalerait à la station terrienne maître l'existence de cet évanouissement partiel et la profondeur indiquée de l'évanouissement,

qui serait mise à jour périodiquement au fur et à mesure de l'augmen-

tation ou de la diminution de la profondeur d'évanouissement. La sta- tion terrienne maître déterminerait alors, par exemple à l'aide d'une table dans une mémoire d'ordinateur, le nombre exact d'émetteurs 32 de transpondeurs 58 qui seraient nécessaires pour obtenir une puissance combinée suffisante afin de surmonter cette condition d'évanouissement

partiel. La station terrienne maître affecterait alors à chaque émis-

sion vers cette station terrienne subissant un évanouissement partiel des intervalles élémentaires en réserve, provenant du groupe commun, ces intervalles élémentaires permettant d'utiliser le nombre déterminé d'émetteurs ou de transpondeurs en réserve. Cette affectation des intervalles élémentaires du groupe commun serait émise vers chacune des stations terriennes affectées et vers le satellite et, en outre, l'identification des émetteurs ou des transpondeurs particuliers à utiliser au cours de chaque intervalle élémentaire du groupe commun serait émise vers les contrôleurs 44 ou 54 par l'intermédiaire de la liaison bidirectionnelle de transmission de données 48 pour être enregistrée respectivement dans la mémoire 46 ou la mémoire 55.D'autres

stations terriennes soumises simultanément à une condition d'évanouis-

sement partiel pourraient être affectées de façon similaire aux émet-

teurs ou aux récepteurs au repos ou non affectés, au cours de chacun des intervalles élémentaires du groupe commun, pour permettre de desservir simultanément plusieurs stations terriennes subissant un évanouissement partiel, donnant ainsi un système plus efficace dans lequel la puissance des émetteurs ou des transpondeurs est affectée de manière idéale en fonction des besoins. Les circuits permettant de mettre en oeuvre unetelle modification sont bien connus et on peut

utiliser n'importe quelle configuration appropriée.

Du fait que la figure 3 représente seulement un satellite capable de diriger n signaux de liaison montante vers n faisceaux de liaison descendante, ou un signal de liaison montante vers l'ensemble des émetteurs 32 1-32 n puis vers un faisceau de liaison descendantes la modification suivante serait nécessaire pour permettre la prise en compte de conditions simultanées d'évanouissement partiel à plusieurs stations terriennes. Tout d'abord, plusieurs circuits de combinaison de puissance 36 et éléments de commutation 38 -38 seraient placés en I n parallèle, tandis que les éléments de commutation 341-34 seraient remplacés par une matrice de commutation capable de diriger le signal

de sortie de chacun des émetteurs 321 -32n, soit directement vers l'an-

tenne 12 -12 associée, soit vers l'entrée du circuit de combinaison I n

approprié, sous la commande du contrôleur 44. Le contrôleur 44 ferme-

rait également l'élément de commutation approprié du groupe d'élé-

ments de commutation 38 -38 qui est associé à chaque circuit de com-

binaison de puissance utilisé, pendant chaque intervalle élémentaire du groupe commun. Il suffit que le contrôleur de phase 54 de la figure 4 applique les signaux de commande de phase appropriés aux déphaseurs 52 52 de chaque groupe, et de façon similaire aux déphaseurs 60 -60 1 n i n de chaque groupe, pour diriger chacun des deux, ou plus, signaux de liaison montante reçus simultanément vers la partie affectée des transpondeurs 58 -58 puis ensuite vers le faisceau directionnel de i n liaison descendante approprié, pour desservir simultanément plus d'une station soumise à un évanouissement partiel, dans chaque intervalle

élémentaire du groupe commun.

On peut, de plus, modifier la configuration de la figure 4 pour supprimer les n transpondeurs 58 -58 des positions représentées 1 n et, à la place, connecter directement les circuits de combinaison et les diviseurs associés et placer directement E éléments d'amplification dans les E chemins entre les E circuits de combinaison et les E accès d'antenne de liaison descendante 641- 64E, respectivement, comme il est représenté par exemple sur la figure 1 de la communication "Digital Error Rate Performance of Active Phased Array Satellite Systems", par A. Acampora, AP-S International Symposium Record, 11-15 octobre 1976, présentée à l'université du Massachusetts à Amherst, Mass.,

Session lOB, pages 339-342.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent;tre ap-

portées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Configuration de satellite, comprenant: plusieurs accès d'antenne de liaison montante, capables de recevoir jusqu'a n paquets d'intervalles élémentaires simultanés pendant chaque intervalle de paquet d'un format de trame, à partir de stations distinctes et

mutuellement distantes, plusieurs accès d'antenne de liaison descen-

dante, capables d'émettre vers une station de destination appropriée chacun des paquets d'intervalles élémentaires reçus simultanément;des

moyens capables de diriger chacun des paquets d'intervalles élémentai-

res reçus, entre les accès d'antenne appropriés de liaison montante et de liaison descendante; un groupe d'éléments d'amplification branchés aux moyens de direction, chaque élément d'amplification

étant placé de façon à amplifier les paquets d'intervalles élémentai-

res reçus qui sont dirigés vers lui par les moyens de direction,avant de les appliquer à l'accès d'antenne de liaison descendante approprié; et un contrôleur capable d'engendrer des signaux de commande qui

sont appliqués aux moyens de direction pour faire en sorte que ceux-

ci commutent de façon appropriée les paquets d'intervalles élémentai-

res reçus pendant chaque intervalle de paquet du format de trame,entre les accès d'antenne de liaison montante et de liaison descendante appropriés, par l'intermédiaire du groupe d'éléments d'amplification, caractérisé9en ce que le contrôleur (28) comprend des moyens capables de prodiire à la fois (a) des premiers signaux de commande qui sont appliqués aux moyens de direction (24) pendant certains intervalles élémentaires prédéterminés du format de trame, pour faire en sorte que les moyens de direction commutent chaque paquet d'un groupe de n paquets d'intervalles élémentaires reçus simultanément sur les accès d'antenne de liaison montante, en les faisant passer par le groupe d'éléments d'amplification (321-32), pour qu'ils soient émis par les accès d'antenne de liaison descendante dans un faisceau distinct parmi un groupe de n faisceaux de liaison descendante (13 -13) vers I n une station de destination distincte, et (b) des seconds signaux de commande qui sont appliqués aux moyens de direction pendant les intervalles élémentaires prédéterminés restantsdu format de trame, pour faire en sorte que les moyens de direction commutent chacun des

r paquets d'intervalles élémentaires de liaison montante reçus simul-

tanément, avec r C- n, entre les accès d'antenne de liaison mon-

tante et de liaison descendante, d'une manière telle que chacun des r signaux de paquets d'intervalles élémentaires soit amplifié par le groupe d'éléments d'amplification jusqu'à un niveau supérieur à celui qui est normalement établi pour chaque faisceau parmi n faisceaux simultanés, avant que chacun des r paquets d'intervalles élémentaires

soit dirigé vers une station distincte parmi r stations de destination.

2. Configuration de satellite selon la revendication 1, caracté-

riséeen ce qu'elle comprend en outre: des moyens de combinaison de puissance (36) capables de combiner la puissance de signaux qui sont appliqués simultanément à n'importe quelle partie de n bornes d'entrée de ces moyens, pour faire apparaître la puissance combinée sur une borne de sortie de ces moyens; des premiers moyens de commutation (34 134n) capables de commuter (a) chacun des signaux de sortie du groupe de n éléments d'amplification (32 i-32n) pour les appliquer directement à un accès distinct parmi les n accès d'antenne de liaison

descendante, sous la dépendance des premiers signaux de commande pro-

venant du contrôleur (28), et (b) chacun des signaux de sortie prove-

nant de n'importe quelle partie du groupe de n éléments d'amplification (32 -32n), pour les appliquer à une borne distincte parmi les bornes

d'entrée des moyens de combinaison de puissance (36), sous la dépen-

dance des seconds signaux de commande provenant du contrôleur; et des seconds moyens de commutation (381-38n) qui sont branchés à la sortie des moyens de combinaison de puissance (36) et qui réagissent aux seconds signaux de commande provenant du contrôleur (28) en dirigeant

sélectivement le signal de sortie des moyens de combinaison de puis-

sance vers un accès désiré parmi les accès d'antenne de liaison des-

cendante.

3. Configuration de satellite selon la revendication 1, dans laquelle chacun des groupesd'accès d'antenne de liaison montante et de liaison descendante (501-50E et 641-64E) comprend E accès d'antenne formant un réseau de phase, caractériséeen ce que les moyens de direction comprennent: un premier groupe de n déphaseurs (52i-52n)

associés à chacun des accès d'antenne de liaison montante, les dépha-

seurs correspondants dans chaque premier groupe réagissant (a) aux premiers signaux de commande provenant du contrôleur pour permettre que n signaux reçus à partir de n directions de paquets au réseau de phase de liaison montante soient dirigés vers le groupe d'éléments

d'amplification (58 -58) puis ensuite vers le groupe d'accès d'an-

tenne de liaison descendante, et (b) aux seconds signaux de commande provenant du contrôleur pour permettre qu'un signal reçu à partir de chacune de r directions au réseau de phase de liaison montante soit

dirigé vers le groupe d'éléments d'amplification, afin d'être ampli-

fié jusqu'à un niveau supérieur à celui de chaque signal parmi n signaux reçus simultanément; et un second groupe de n déphaseurs

(601-60o) associés à chacun des accès d'antenne de liaison descendan-

te, les déphaseurs correspondants dans chaque second groupe réagis-

sant (a) aux premiers signaux de commande provenant du contrôleur de façon à permettre que le signal de sortie provenant de chacun des éléments d'amplification du groupe d'éléments d'amplification soit émis sélectivement par le réseau de phase de liaison descendante dans une direction différente, vers une station distincte parmi les

différentes stations terriennes, et (b) aux seconds signaux de comn-

mande provenant du contrôleur pour permettre que chacun des r signaux

amplifiés de paquets d'intervalles élémentaires soit émis sélective-

ment par le réseau de phase de liaison descendante dans des faisceaux

dirigés vers r stations terriennes distinctes désirées.