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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
Acoustique
&
Techniques n° 48
Un compromis technique entre portée et débit est donc
toujours à trouver, lors du dimensionnement d’un lien de
transmission au regard du contexte d’emploi envisagé.
Pourquoi les transmissions par voie acoustique sous-
marine sont-elles donc si difficiles à réaliser ?
La structure géométrique du canal sous-marin rend difficile
une transmission sans dispositif de réception approprié. En
effet la proximité d’interfaces réfléchissantes (surface et
fond en particulier, mais aussi toutes sortes d’obstacles liés
à l’environnement immédiat, pour les applications en zones
portuaires ou industrielles) génère une structure à trajets
multiples (étalement temporel de la réponse impulsionnelle) ;
les signaux transmis suivant les divers trajets créent
localement un système d’interférences fréquentielles qui est
source d’évanouissements (fading) dans le signal transmis.
L’exemple donné en Fig. 1 illustre cet aspect : en haut
(données enregistrées en rade de Brest), on distingue une
structure resserrée où le fading est peu marqué et en bas (sur
la Basse du Lys) où la structure est plus étalée et le fading
plus prononcé.
Cette structure interférentielle est de surcroît fluctuante
comme en témoigne la Fig. 1. Les évanouissements affectent
différentes fréquences au cours du temps. Ceci impose d’avoir
recours à des stratégies adaptatives c’est-à-dire d’utiliser des
récepteurs capables de suivre les évolutions du canal.
L’étalement temporel des trajets multiples ne se limite pas à un
effet d’interférences fréquentielles, mais devient sensible dans
le domaine temporel, sous forme d’une traînée d’échos ; dans
le cas de transmissions numériques, lorsque les retards sont
supérieurs à la durée des symboles binaires élémentaires, on
se trouve en présence d’interférences intersymboles, qui sont
spécialement pénalisantes pour la qualité de transmission et
difficiles à corriger.
Par ailleurs l’influence des mouvements de porteurs introduit
une dispersion fréquentielle et un effet de contraction/
dilatation temporelle beaucoup plus marqué que l’effet Doppler
rencontré pour les transmissions hertziennes du fait des
ordres de grandeur comparables entre les vitesses relatives
des mobiles (jusqu’à quelques dizaines de m/s) et la célérité
du son dans l’eau (~1500m/s), ce qui n’est évidemment pas
le cas avec la vitesse de la lumière.
Enfin, le bruit, causé par l’environnement naturel (physique,
biologique) ou artificiel (trafic, activité industrielle, bruit propre
du véhicule porteur du système), conditionne la qualité de
transmission. Il est évidemment nécessaire de situer les
récepteurs dans des zones aussi silencieuses que possible.
On retiendra donc les influences suivantes du canal de
propagation :
Étalement temporel de la réponse impulsionnelle du
canal ASM.
Variabilité du milieu de transmission à diverses échelles.
Niveau de bruit acoustique, ambiant ou généré par
les porteurs.
Variabilité Doppler due au mouvement des porteurs.
On conçoit aisément que le caractère très fluctuant des signaux
transmis dans le canal acoustique sous-marin complique
énormément la définition de méthodes de modulation à la
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Les communications acoustiques sous-marines
Fig. 1 : Exemples de réponses impulsionnelles
du canal acoustique sous-marin