Méthode de radiogoniométrie en super-résolution

Le défi : Interférence cocanal

La majorité des méthodes DF radio n'effectuent des relèvements que sur un émetteur sur une fréquence spécifique, occupée exclusivement par le récepteur qui intéresse l'utilisateur. Toutefois, lorsque d'autres émetteurs exploitent la même fréquence, la qualité radiogoniométrique peut se trouver altérée (cas de l'interférence cocanal). Dans ce cas, le résultat DF dépend du rapport entre les niveaux des émetteurs. Si un des émetteurs est nettement plus puissant que les autres, sa direction s'affiche et s'accompagne de légères erreurs DF. Si les émetteurs affichent des niveaux similaires, le résultat DF sera normalement incorrect. Ce constat s'applique à tous les principes DF classiques, notamment les méthodes Doppler, et Watson-Watt, ainsi que l'interférométrie corrélative.

En pratique, l'interférence cocanal se produit régulièrement. Elle compte même, en partie, parmi les caractéristiques d'une méthode de transmission :

• Dans la plage HF, les caractéristiques de propagation changent continuellement. Les émissions peuvent parfois dépasser la portée prévue et ainsi être reçues dans des zones où une autre station émet sur la même fréquence.
• Les appareils électroniques défectueux sont susceptibles de générer des interférences électromagnétiques (EMI, ElectroMagnetic Interference) qui se produisent alors sur la fréquence de certains émetteurs.
• Sur les réseaux à fréquence unique – notamment ceux utilisés en radiodiffusion télévisuelle/ sonore numérique (DAB/DVB) – plusieurs émetteurs transmettent le même signal sur la même fréquence depuis différents sites afin d'améliorer la qualité d'émission.
• Parfois, certains émetteurs spécifiques sont brouillés intentionnellement. Dans ce cas, un signal brouilleur est émis sur la même fréquence.
• En cas d'exploitation de la méthode d'accès multiple par répartition de code, ou méthode CDMA (Code Division Multiple Access), méthode utilisée dans le cadre de la norme de radio mobile UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), plusieurs stations émettent simultanément des signaux dans la même gamme de fréquence. Les récepteurs distinguent les différents signaux grâce à un code d'étalement superposé sur le message.

Pour permettre les relèvements de signaux cocanal, Rohde & Schwarz propose désormais en option la méthode DF en super-résolution sur son radiogoniomètre HF à balayage à haute vitesse R&S^®DDF1GTX. Ainsi, l'option R&S^®DDFGTX‑SR vient compléter les méthodes DF déjà disponibles. Sur le radiogoniomètre à balayage à haute vitesse R&S^®DDF5GTS la super-résolution est même fournie en standard. La méthode DF en super-résolution est à même de résoudre un champ d'ondes affichant plusieurs signaux sur la même fréquence. Le nombre d'ondes ainsi que leurs angles d'incidence sont d'abord calculés avec précision, puis affichés. Le nombre maximal dépend de la fréquence de réception, de l'angle d'incidence, ainsi que du rapport signal/bruit.

Contexte technique

Les méthodes DF conventionnelles reposent sur l'hypothèse selon laquelle le canal de fréquence d'intérêt ne présente qu'une seule onde dominante. Toutefois, il peut en être autrement, notamment du fait des facteurs suivants :

• Un chevauchement spectral (par exemple, CDMA) intervient au sein des signaux ciblés en cours d'évaluation.
• Des perturbations de forte amplitude se produisent parallèlement au signal souhaité (par exemple, des interférences électromagnétiques).
• Présence d'une propagation par trajets multiples (par exemple, des réflexions dues à des bâtiments). Les erreurs DF qui en découlent rendent alors les résultats inexploitables.

La technologie DF classique propose deux contre-mesures :

• Si la puissance du composant perturbateur est inférieure à celle du composant générateur du signal souhaité, l'erreur DF peut être minimisée par le dimensionnement approprié du radiogoniomètre (en sélectionnant une ouverture d'antenne suffisamment importante).
• Si la puissance du composant perturbateur est supérieure ou égale à celle du composant générateur du signal souhaité, vous pouvez séparer les relèvements des signaux non corrélés au moyen de radiogoniomètres large bande haute résolution. Vous tirez alors parti des différences spectrales des signaux.

Les méthodes DF en super-résolution apportent une solution systématique à ce problème : Elles permettent de calculer le nombre d'ondes impliquées, ainsi que leurs angles d'incidence. L'opération peut s'effectuer de différentes manières. La méthode la plus précise repose sur l'analyse du composant principal, ou PCA (Principal Component Analysis), des données d'antenne. Le nouveau radiogoniomètre R&S^®DDF5GTS et la nouvelle option de super-résolution R&S^®DDFGTX-SR font appel à la fonctionnalité PCA.