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EnglishRÉSUMÉ
Le préalable indispensable et crucial pour les performances et à toute mise en oeuvre d'un système de radiosurveillance est l'interception des signaux radioélectriques et leur réception à des fins d'analyse immédiate ou différée. Les technologies d'intercepteurs et de récepteurs utilisés en radiosurveillance se basent sur des procédés similaires à celles des postes de radiocommunication, mais avec des couvertures en fréquence et des panels de signaux cibles très largement augmentés. De plus, certaines spécificités de l'interception et de la réception en radiosurveillance proviennent de besoins accrus en performance, tout comme de la furtivité de certains des signaux recherchés.
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François delaveau : Ingénieur de l'École nationale supérieure de techniques avancées - Expert en traitement du signal et guerre électronique de Thales Communications & Security
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Yvon LIVRAN : Ingénieur de l'École nationale d'ingénieurs de Brest - Responsable de la règlementation du spectre pour Thales Communications & Security - Cette édition est une mise à jour de l'article de Gilbert MULTEDO intitulé Radiosurveillance du Spectre paru en 1994
INTRODUCTION
Les communications sont devenues essentielles, aussi bien dans le domaine civil (fonctionnement politique, économique et social de notre société de plus en plus axée sur la transmission d'informations entre particuliers, acteurs économiques, dirigeants et organismes régulateurs), que militaire (conduite des forces et contrôle du théâtre d'opérations). Qu'il s'agisse de :
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réglementer l'utilisation du spectre ;
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vérifier la bonne application de la réglementation ;
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valider le bon fonctionnement d'un réseau installé ;
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surveiller un champ de bataille.
Le préalable indispensable à toute mise en œuvre des fonctionnalités de radiosurveillance est l'interception des signaux radioélectriques et leur réception à des fins d'analyse, immédiate ou différée, selon les cas d'application et la complexité des environnements radioélectriques. Pour cela, les intercepteurs, récepteurs et détecteurs utilisés en radiosurveillance, reposent sur des bases techniques similaires à celles des postes de radiocommunication. Mais, lorsque leur vocation est généraliste, les couvertures en fréquence et les pannels de signaux cibles sont largement augmentés.
Dans le domaine civil, les signaux à traiter par la radiosurveillance ne présentent généralement pas de propriétés particulières de furtivité. L'interception et la réception privilégient donc plutôt la qualité du filtrage des porteuses reçues, dans des conditions généralement favorables à la production de mesures techniques précises, au détriment de la vitesse de balayage et de la rapidité (exploitations éventuellement conduites en temps différé).
Dans le domaine militaire, les modes d'alerte et d'autoprotection basés sur la radiosurveillance des communications nécessitent des modes de balayages rapides et des filtres à large bande instantanées, afin d'augmenter la probabilité de détection des signaux versatiles et furtifs (notamment les signaux à évasion de fréquence). Le renseignement d'origine électromagnétique peut utiliser à la fois des modes d'acquisition à balayage rapide pour optimiser la probabilité d'interception, et des modes d'acquisition à balayage lent et durées d'enregistrement longues, pour optimiser les conditions de mise en œuvre des traitements de détection et d'analyse en aval. Dans tous les cadres d'applications militaires, la complexité radioélectrique des théâtres d'opérations (tacticité des porteurs limitant la taille et la hauteur des aériens, le poids, le volume et la consommation des récepteurs) et les difficultés de captation des signaux (éloignement fréquent des émetteurs cibles, bouillages, etc.) accroissent fortement les besoins de performance par rapport au cadre civil :
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meilleures sensibilité et sélectivité en réception ;
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largeur de bande instantanée plus importante ;
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parallélisation des filtrages, des détections et des traitements en aval ;
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meilleure robustesse aux conditions climatiques ;
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autonomie et automatisation renforcées, etc.
Cet article prolonge sur le plan technique le [TE 6 890] consacré au rôle et aux tendances de la radiosurveillance, et en introduit la suite [TE 6 892], relative à la goniométrie et localisation, ainsi que le [TE 6 893] relative à l'analyse technique des signaux, à l'identification des émetteurs et à l'écoute des transmissions.
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3. Intercepteur large bande à analyse parallèle
3.1 But
L'apparition des formes d'ondes furtives à évasion de fréquence rapide nécessite l'emploi d'intercepteurs à bande large, c'est-à-dire capable d'acquérir instantanément une portion significative ΔF de la bande de saut de l'émission, pour fournir une image de l'activité radioélectrique dans le temps le plus bref possible et la bande la plus large possible.
L'interception large bande doit cependant conserver une résolution spectrale suffisante pour correspondre grosso modo à la canalisation et à la bande instantanée b du signal intercepté, sous peine de perdre en sensibilité. L'analyse parallèle apparaît comme une réponse à cette double exigence.
HAUT DE PAGE3.2 Principe
La figure 4 donne le principe d'un intercepteur à analyse parallèle sur la bande ΔF. À résolution en fréquence donnée b, et pour une même durée d'analyse T, l'analyse parallèle de N canaux = ΔF/b canaux fréquentiels fournit par rapport à l'intercepteur à balayage :
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un gain de matériel : un seul récepteur large bande et une seule analyse de Fourier sont nécessaires au lieu de N récepteurs à bande étroite placés en parallèle ;
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un gain de temps d'analyse pour la même durée d'intégration du processus de détection : T au lieu de N canaux T.
L'échantillonnage en bande large du signal suivi de l'utilisation de la Transformée de Fourier Discrète rapide TFD (ou FFT pour Fast Fourier Transform), implantée sur des calculateurs numériques, permettent une mise en œuvre efficace de ce procédé de filtrage parallélisé (dit aussi canalisation) : cette transformation joue comme un banc de N canaux filtres parallèles, chaque filtre étant dédié à l'une des fréquences de la base de décomposition de Fourier. Un choix maximisant la bande d'interception consiste à juxtaposer les filtres canaux sans recouvrement spectral ce qui conduit nominalement à ΔF = N canaux b.
Le choix d'une fonction de pondération/décimation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VENCESLAV (F.) - Kroupa, direct digital frequency synthetizers. - Wiley-IEEE Press, ISBN 0780334388 (1998).
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(2) - VAN TREES (H.L.) - Detection, estimation and modulation theory. - Éd. J. Wiley (1968). PAPOULIS (A.). – Signal Analysis. MacGraw Hill (1977).
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(4) - NEVEAU (J.) - Bases mathématiques du calcul des probabilités. - Éditions Masson (1964).
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(5) - ABRAMOWITZ (M.), STEGUN (I.A) - Handbook of mathematical functions. - Éd. Diver Publications, New York (1970).
-
(6) - DELAVEAU (F.), DEPEIRRE (D.), SIRVEN (F.) - Oriented processing of Communication signals for sensing and disseminated spectrum monitoring. - SDR Winncomm Forum, Brussels (2011).
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