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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
Acoustique
&
Techniques n° 48
diversité par codes. La réception repose alors sur une cellule
de compensation dite « filtre en râteau » (rake) chargée de
sommer les contributions des différents trajets pour tirer
parti de la diversité d’information véhiculée par chacun des
trajets. En contexte multi-utilisateurs, ces récepteurs sont
raffinés pour pouvoir décoder successivement (SIC/RAKE)
ou simultanément (PIC/RAKE) toutes ces transmissions.
Ces derniers apports sont de première importance pour
satisfaire les nouvelles applications dont nombre d’entre elles
sont basées sur des communications en réseau, que ce soit
par simple relais ou structure maillée (mesh architecture).
Egalisation
La structure de trajets multiples est responsable de l’étalement
temporel du signal de réception, source de l’interférence
entre symboles et des problèmes d’évanouissements dans
la fonction de transfert du canal acoustique sous-marin. Il a
longtemps été d’usage de s’affranchir de cette contrainte par
l’insertion d’un temps de garde (la durée du chip élémentaire
d’information est imposée supérieure ou égale à la durée de
l’étalement) mais les performances du système s’en trouvent
alors fortement dégradées en termes de débit. Compte tenu
de la faible efficacité spectrale disponible, cette technique
est vite devenue rédhibitoire. Un aspect développé depuis
plusieurs années a consisté à compenser les évanouissements
apportés par le canal de transmission. Cette technique de
compensation appelée égalisation, repose cependant sur
l’identification de ces évanouissements -inconnus a priori -,
sur le suivi de leur évolution et sur leur compensation. On
distingue principalement deux familles d’identification de ces
évanouissements. On parle d’approche entraînée lorsqu’ils
sont estimés par sondage régulier (émission et réception d’un
message connu périodiquement), et d’approche autodidacte
lorsque cette estimation se fait par l’analyse des propriétés
statistiques du signal. Au niveau de la structure de réception,
il est d’usage désormais d’utiliser une structure d’égalisation
à retour de décision dans la boucle (Decision Feedback
Equalizer) en approche multi-capteurs pour apporter une
diversité spatiale et de meilleures conditions de réception.
Cette technique a permis notamment la transmission d’images
en configuration verticale (projet TIVA mené par l’IFREMER)
puis en configuration horizontale (projet TRIDENT mené par
le GESMA, DGA).
Depuis, de nombreux développements ont consisté à tirer
parti de ces différentes techniques de base, à savoir mêler le
processus d’égalisation avec les techniques d’étalement de
spectre ou les techniques de codage de canal (égalisation au
temps chip) ou encore intégrer à ce procédé un traitement
itératif pour améliorer les performances de réception passe
après passe.
Codage correcteur
Il convient de signaler que les progrès substantiels, obtenus
depuis l’avènement des processeurs de signaux et par voie
de conséquence des capacités de calculs intégrables au
sein des modems acoustiques, ont permis d’insérer des
techniques de correction d’erreur par le biais du codage de
canal. Cette étape, inutile si les conditions de réception ne
sont pas satisfaisantes, apporte un gain appréciable en terme
de qualité de transmission. Si les liaisons de transmission
affichent des taux d’erreur binaires de 10
-3
sans codage, il est
usuel de pouvoir obtenir des taux améliorés jusqu’à 10
-6
avec
codage. À ce niveau de fiabilité, les applications nécessitant
des transmissions d’images peuvent être assurées par des
liens de transmission acoustique. Les choix stratégiques
dans ce domaine ne sont pas complètement arrêtés même
si des tendances se dégagent sur certains codes en bloc ou
convolutifs.
Panorama des systèmes et des applications des
transmissions acoustiques sous-marines
On se doit de mentionner en préambule que l’offre industrielle
en systèmes de transmissions acoustiques sous-marines, est
techniquement très en deçà des performances académiques
des systèmes expérimentaux présentés auparavant. D’une
part, en raison du nécessaire transfert de technologie entre
une technique de transmission dite de laboratoire et son
intégration dans un système embarqué. D’autre part, parce
qu’un tel système de transmission, une fois développé, est
bien souvent intégré dans un système plus complexe où
doivent cohabiter d’autres équipements acoustiques (sonar,
pinger, loch Doppler etc). Une gestion du spectre acoustique
et une coordination entre tous ces éléments sont alors à
rechercher.
Les premiers équipements reposaient sur des techniques de
transmission analogique à l’image des équipements TUUM
toujours en service à bord des sous-marins de lamarine française
(voir figure page 43). Depuis les équipements se sont tournés
naturellement vers l’intégration de modulations numériques.
L’offre industrielle est représentative du spectre d’applications
en vigueur actuellement à savoir des liaisons de télécommande
ou de transmission bas-débit sécurisée. Ainsi, la majorité des
Fig. 2 : Transmission d’images par voie acoustique sous-marine
Les communications acoustiques sous-marines