Radiocommunications

Une radiocommunication est une liaison sans fil, effectuée à plus ou moins longue distance au moyen d’un rayonnement électromagnétique. L’information (voix ou données) est alors transportée grâce à une modulation constante de ce rayonnement appelé « onde » soit :

• par son amplitude,
• par sa fréquence,
• par sa phase,
• ou encore par impulsions.

Découvrons ensemble les grands principes des radiocommunications !

Transporter l’information par les ondes :

Nous avons vu précédemment que les ondes électromagnétiques avaient une particularité : celle de pouvoir transporter l’énergie depuis sa source, à travers le vide et la matière. C’est à dire sans aucun fil, ni conducteur optique.

Comme un messager, on utilise une onde radioélectrique sur laquelle, on « accroche » le message à transporter. On parle alors de donnée (voix, image, vidéo, texte,…) : c’est la porteuse.

• Pour émettre le message, on le module, c’est à dire que l’on fait varier l’amplitude, la fréquence ou la phase de l’onde porteuse.
• Le signal fidèlement reproduit et transmis dans une bande de fréquences adaptée.
• Pour recevoir le message, on le démodule, c’est à dire que l’on extrait le signal (notre donnée), de sa porteuse (notre messager).

Les données transportées peuvent être analogiques (variation de courbes) ou numériques (série binaire de 0 ou 1)

Selon leur type et afin d’éviter les brouillages, les utilisateurs sont répartis dans le spectre radioélectrique, grâce à deux méthodes: La division de fréquence (avec une porteuse) ou la division de temps, improprement appelé « onde pulsée ».

Les rayonnements électromagnétiques

Ils peuvent avoir des caractéristiques physiques différentes (visibles ou invisibles, audibles ou inaudibles…), et sont classés en deux grandes familles.

non-ionisants (ayant une énergie insuffisante pour provoquer l’ionisation d’atomes ou de molécules) dont les ondes radioélectriques, les micro-ondes, les infrarouges, la lumière, les ultraviolets…

indirectement ionisants (produisant indirectement des ions lors de leur passage à travers la matière),dont les rayons X, rayons Gamma…

Les ondes radioélectriques

L’onde électrique pure correspond à la variation régulière d’une valeur électrique, tension ou courant. Elle résulte d’une fonction dite sinusoïdale.

Elles sont composées de deux champs:

1. électrique
2. magnétique

Contrairement à une vague ou au son, une onde électromagnétique n’a pas besoin de matière pour se déplacer! Elle peut transporter de l’énergie à travers le vide et la matière. Imaginons cependant que notre onde est composée d’un ensemble de vagues régulières se propageant à la surface de l’eau. Celles-ci sont caractérisées par leur amplitude, leur longueur d’onde et leur fréquence.

• La période (T), c’est le temps mis par l’onde pour revenir à son niveau 0 après être passée par un niveau maximal positif, puis négatif (crête), formant « une vague/ondulation« .
• L’amplitude, c’est la hauteur de la « vague/ondulation ».
  • Plus elle est grande, plus l’énergie qu’elle transporte est importante.
• La fréquence, c’est le nombre de périodes (vagues/ondulations) en une seconde.
• La longueur d’onde (λ)
  • est inversement proportionnelle à la fréquence : Plus la fréquence est grande, plus la longueur d’onde est petite.
  • On l’obtient par la formule:  λ = V (vitesse en m/s) /f (fréquence en Hertz)
  • En radio, la vitesse (V) est celle de la lumière soit 300 000 000 m/s
    • On peut simplifier la formule ainsi : λ = V (300) /f (fréquence en MHz)

Source: Un monde sans fil, les Ondes en questions? (Fond. Santé et Radiofréquences S. Furois)

Les principales bandes radioélectriques et leurs spécificités

• Hautes Fréquences (HF) également appelées « ondes courtes et décamétriques »

Comprises entre 3 MHz et 30 MHz. Leur longueur d’onde est comprise entre 10 et 100 m. Leur portée est de plusieurs milliers de km, elle est liée à l’activité solaire et due à des phénomènes physiques variés (onde de sol, onde directe ou réflexion ionosphérique), rendant la réception fluctuante. Son utilisation pour les liaisons à courtes ou longues distances n’est possible que par la connaissance de ces modes de propagation, le choix des fréquences, des modulations et des antennes à utiliser.

• Les Très Hautes Fréquences (VHF) 

Comprises entre 30 MHz et 300 MHz. Leur longueur d’onde est favorable aux liaisons mobiles ou fixes en radiotéléphonie. Elles se propagent principalement en vue directe et bénéficient de réflexions exceptionnelles sur les couches de l’ionosphère.

• Les Ultras Hautes Fréquences (UHF)

Comprises entre 300 à 3 000 MHz. Leur usage s’est développé avec la saturation de la bande VHF et la nécessité d’augmenter les débits de transmission des données. A partir de 1000 MHz on considère que l’on entre dans le domaine d’application des micro-ondes (hyperfréquences). Elles se propagent principalement en vue directe et sont particulièrement adaptées aux liaisons en milieu urbain, ayant une très bonne pénétration dans les bâtiments.

La propagation des ondes et ses mesures

• L’indice SFI (Solar terrestrial data)
  • inf à 100 : moyenne
  • de 100 à 150 : bonne
  • sup à 150 : excellente
• L ’indice SN (SunSpot Number)

Il comptabilise les tâches visibles à la surface du soleil. l’activité de ces taches, ionise les couches de l’ionosphère et permet une meilleure réflexion des fréquences élevées.

• Inf à 100 : les bandes basses sont favorisées.
• de 100 à 150 : conditions de propagation favorable à la HF.
• Sup à 150 : les bandes supérieures sont favorisées.

La répartition des bandes de fréquences

En France, le spectre radioélectrique fait partie du domaine public de l’État, inaliénable et incessible.

L’Agence Nationale des Fréquences est responsable de l’élaboration et de la mise à jour du Tableau national de répartition des bandes de fréquences. Le code des postes et des communications électroniques donne également à l’ANFR la mission de contrôler l’utilisation des fréquences radioélectriques sur notre territoire.  Cette démarche permet de s’assurer que les bases nationales que l’Agence se charge de mettre à jour correspondent avec les installations et les utilisations de fréquences sur le terrain.

Le Tableau national de répartition des bandes de fréquences (TNRBF)

Il précise les bandes de fréquences et services auxquels, les administrations de l’Etat, les autorités administratives indépendantes et les affectataires, ont accès en vue de l’accomplissement de leurs missions.

C’est le premier élément générateur de droit des fréquences en France, l’accès aux fréquences radio reposant sur un processus réglementaire en 2 étapes :

• La répartition des bandes de fréquences, processus régalien décidant de la destination des bandes et confère les droits d’accès.
• L’autorisation de l’utilisation des fréquences pour la fourniture de services de communications électroniques.

La répartition des bandes de fréquences est structurée par la mise à jour du Règlement des radiocommunications (RR) dans le cadre des Conférences mondiales des radiocommunications (CMR). Ce processus est décliné au niveau européen par l’adoption de mesures d’harmonisation.

L’autorisation de l’utilisation des fréquences pour la fourniture de services de communications électroniques incombe aux autorités administratives indépendantes. Elle peut se faire sur une base générale ou individuelle, en cohérence avec les solutions réglementaires inscrites au TNRBF. La gestion des autorisations individuelles relève des activités de régulation de marché ; elle doit reposer sur des procédures transparentes et non discriminatoires.

source: ANFR.fr

Les différents services de radiocommunications

Les services de radiocommunications peuvent se classer en deux grandes catégories :

1. les services de terre
2. les services spatiaux, ces derniers mettant en œuvre des stations spatiales.

Pour chacune des catégories, certains services génériques peuvent se décliner en plusieurs services spécifiques qui font aussi l’objet de combinaisons. Nous nous intéresserons ici, aux principaux services dits « de terre »:

• Service de Radiodiffusion:    
  • En France, le service de radiodiffusion de terre utilise:
    • La bande III 87,5-108 MHz pour la radiodiffusion en WFM.
    • La bande L 1452-1492 MHz qui sert au DAB terrestre et satellite.
    • La bande IV/V 470-832 MHz qui est utilisée par la TV.
  • il se distingue en deux catégories:
    • Sonore  FM, T-DAB (bandes III et L) .
    • Télévisuel (TNT) DVB-T (bandes IV et V).

• Réseaux ouverts au public :
  • Parmi les différents réseaux du service mobile, on peut citer notamment : GSM, LTE, UMTS (700 à 2100 MHz), DECT, UMTS, RMU (ERMES, POCSAG, FLEX).
  • Numériques :  GSM-R (900) ; TETRA ; TETRAPOL, modes à ressources partagées, relayé ou direct ; divers
• Réseaux professionnels à usage partagé ou à usage privé:.
  • Analogiques et numériques :  Réseaux radioélectriques à ressources partagées (3RP) à la norme 2424 ; Relais à 2 fréquences; relais à 1 fréquence ; mode direct, recherches de personnes et divers .
• Réseaux gouvernementaux:
  • Numériques :  RMU (POCSAG,…), TETRA, TETRAPOL, mode direct, divers
  • Analogique

Service mobile maritime et fluvial :

Le service mobile maritime inclut l’ensemble des moyens radioélectriques civils utilisés en mer pour communiquer, de navire à navire ou avec des stations côtières, pour la sécurité, la gestion des flottes ou les communications personnelles.

Ce service dispose de nombreuses bandes de fréquences et modes de transmissions (phonie, data,…)

En HF modulation en bande latérale supérieure (USB) et modes numériques :

• de 415 à 526,5 Khz (télégraphie, radio-télétype (RTTY), NAVTEX))
• de 1.6 à 4 MHz pour les zones proches
• dans les bandes 4, 6, 8, 12, 16, 22, 26 Mhz pour les liaisons océaniques

En VHF en modulation de fréquence étroite (NFM):

• de 156 à 162 MHz pour les zones côtières et le domaine public fluvial.

En savoir plus

Service mobile aéronautique :

Ce service est réservé à l’aéronautique par des traités internationaux. Il permet d’assurer les communications entre les pilotes et les stations au sol. Il est indispensable à la localisation, l’information, le contrôle, la gestion commerciale et la sécurité des vols. Comme les autres services, il est harmonisé au plan international et comprends de nombreux canaux dans de plusieurs bandes:

En HF en bande latérale supérieure (USB) (pour les liaisons à très longues distances trans-continentale, au dessus des océans et déserts… ou en l’absence de couverture VHF)

• de 3,4 à 23,35 MHz en plusieurs sous bandes. Le choix est alors effectué en fonction de l’heure du jour et de la position géographique de l’aéronef.

En VHF en modulation d’amplitude (AM)

•  de 108 à 137 MHz à courtes et moyennes distances.

Service mobile radioamateur :

Les bandes du service radioamateur ne sont pas libre ! En effet, le Radioamateur a reçu l’autorisation officielle d’établir des liaisons avec d’autres opérateurs autorisés et de transmettre à travers le monde des messages et fichiers, via les ondes radioélectriques. Il a obtenu son certificat à l’issue d’un examen officiel, reconnaissant ses compétences et lui permettant de disposer d’un indicatif indispensable à toutes liaisons effectuées dans le respect de la réglementation en vigueur.

Les radioamateurs disposent de 33 bandes de fréquences harmonisées au plan international de la HF à la SHF. Chacune de ces bandes offrant des caractéristiques spécifiques, le radioamateur les exploite afin d’optimiser ses liaisons. Ces fréquences peuvent être utilisées avec divers modes de transmissions dont la plus fréquente est la phonie. Les autres sont les modes numériques (P.S.K, PACKET, S.S.T.V, DRM…), la télégraphie ou encore, la télévision et les applications de géolocalisation (APRS). Certaines expérimentations, ont permis de développer des techniques de transmissions utilisant la réflexion des ondes sur les pluies de météorites ou encore la lune. De plus, les radioamateurs utilisent des relais terrestres implantés sur tout le territoire permettant d’accroître les possibilités des liaisons. Depuis 1961, ils réalisent des liaisons spatiales air/sol avec les satellites ou les astronautes des vols habités (Station orbitale internationale ISS).

En savoir plus

Service fixe :

Destiné aux liaisons d’infrastructure en point à point ou point à multipoint, il s’agit de boucle locale radio ou de pont en faisceaux hertziens. Il s’établit principalement en numérique dans 29 bandes SHF (de 1.4 à 80 GHz).

A l’exception des bandes dites « libres » (CB, PMR446 et LPD433) aucune autre fréquence n’est libre d’usage ou de droit. Les utiliser sans autorisation vous expose à des sanctions.

(Art. L39-1§3 du code des postes et des communications électroniques)

Outre les 450€ forfaitaires, requis par l’ANFR, afin de couvrir les frais de dossier et de déplacement des techniciens venus constater le brouillage,

vous vous exposez à une peine de six mois d’emprisonnement et 30 000€ d’amende!

Pour en savoir plus :