Couverture ElectroniqueS n°127

Les analyseurs de spectre autonomes dotés de spécifications RF de qualité ne sont pas légion. De plus, ils disposent rarement des ressources de cartographie adéquates et surtout ne sont pas aptes à l'étude des interférences de courte durée. Capable d'acquérir jusqu'à 2 500 spectres par seconde, voire plus, l'analyseur portable SA2600 de Tektronix comble cette lacune. L'arrivée du traitement numérique du signal au sein du monde RF pousse les communications numériques vers des débits de données toujours plus rapides et une efficacité de bande passante améliorée. Le partage du spectre limité disponible est réalisé via de nouveaux schémas temporels : salves brèves associées à une présence non déterministe des signaux de transmission. On trouve des exemples d'utilisation de tels signaux variant dans le temps dans plusieurs technologies sans fil courantes et émergentes telles que Bluetooth, WLan et certaines applications UWB comme WiMedia.Les analyseurs de spectre sont habituellement employés pour concevoir, développer et fabriquer les équipements dédiés au sans-fil. Les technologies qui font appel à des signaux qui évoluent dans le temps nécessitent des outils de test de nouvelle génération, au départ pour la R&D et, aujourd'hui, de plus en plus sur le terrain. Les ingénieurs et techniciens ont besoin de découvrir, de capturer et d'observer en fonction du temps le comportement d'événements rares dans le domaine fréquentiel, notamment les parasites, les anomalies et les signaux dissimulés dans d'autres.Dans ce contexte, un nouveau paramètre fait son apparition dans les spécifications des analyseurs de spectre : la « durée d'événement minimale ». Cette dernière se définit comme l'impulsion rectangulaire la plus étroite qui puisse être acquise avec une certitude de 100 %, à une précision d'amplitude spécifiée. Des événements plus étroits sont détectables, mais avec une précision d'amplitude et une probabilité réduites.Les analyseurs de spectre en temps réel sont parfaitement adaptés à la mesure de ce paramètre. Ils mettent en &oelig;uvre des techniques d'analyse d'image basées sur un traitement du signal numérique avancé, pour offrir des vitesses d'enregistre-ment très élevées (jusqu'à 48 000 spectres par seconde), avec l'assurance de détecter des impulsions RF d'une durée d'événement minimale aussi faible que 24 µs. En comparaison, un analyseur de spectre classique, qui assure au mieux 50 balayages de la plage de fréquence par seconde, nécessite des impulsions de largeur supérieure à 20 ms. Il est donc environ 1 000 fois moins rapide et, par conséquent, moins apte à permettre l'observation d'événements singuliers. Minimiser les plaintes pour interférenceAvant d'entreprendre une action, les autorités de régulation sont susceptibles d'avoir besoin de valider une plainte pour interférence afin de s'assurer que les données ont été recueillies correctement. Pour cela, il est important qu'elles disposent d'équipements performants.Ces dernières années, les problèmes d'interférences ont changé de nature avec la prolifération des liaisons numériques, qui ont rendu leur détection plus complexe.Avec la voix sur lien RF, les interférences sont plus facilement détectées. Par exemple, pour mettre en évidence un problème, une personne équipée d'un téléphone portable peut compter le nombre d'appels déconnectés dans une zone bénéficiant d'une bonne couverture de signal, selon une étude d'amplitude de signal préalable. Cependant, pour les liaisons de données numériques plus générales, les interférences se traduisent par deux types d'effets très différents. Des parasites intermittents vont ralentir la vitesse de transfert d'une liaison à commutation de paquets, mais celle-ci reste utilisable. Ce type d'interférence sera signalé différemment des interruptions d'appels, évidentes à détecter, d'où une insatisfaction plus insidieuse quant à la qualité du service. Ce problème devient courant sur les bandes sans licence (ISM) dont la coordination spectrale est à la charge des utilisateurs. Sur les liens numériques full duplex transmettant en continu en duplexage par répartition en fréquence (Frequency division duplex ou FDD) confrontés à des sources d'interférences intermittentes, le problème est autre. Contrairement à commutation par paquets, si des données sont corrompues, les fichiers risquent de devenir illisibles. Certaines liaisons de données haute vitesse, telles que les radios fixes point à point servant au contrôle à distance des barrages et usines électriques, exigent un taux d'erreurs sur les bits (BER) extrêmement bas, de 10-12 ou moins. Même un bref moment d'interférence est à même d'altérer irrévocablement des données critiques.Dans tous les cas, des interférences intermittentes sont une cause de problèmes fâcheux avec de brèves interruptions des liaisons numériques modernes. Le défi du point de vue du régulateur consiste à valider des événements interférents parfois rares et de très courtes durées, de façon rapide et fiable. Car trouver une telle source d'interférences RF sur une liaison numérique est plus ardu que la capture d'une interférence en onde entretenue.Une liaison de données numériques peut être gravement perturbée par une salve très brève d'énergie RF. Des erreurs de trame, voire des pertes de synchronisation, sont à même de se produire. Elles sont faciles à mesurer numériquement, mais difficiles à associer à des événements d'interférences RF.Les salves d'énergie RF brèves ne sont généralement pas aisément détectées avec les analyseurs de spectre conventionnels qui, du fait de leur vitesse de balayage limitée et de leur temps de retour de trace significatif, laissent de larges intervalles de temps sans analyse entre chaque échantillon de spectre traité. Ces analyseurs de spectre balaient un étroit filtre à quartz sur la bande pour fournir les niveaux de puissance du signal. Ainsi, de nombreux appareils portables ne procurent qu'un « instantané » de l'activité du spectre. Pour les autorités réglementaires qui cherchent à trouver et valider rapidement les problèmes d'interférences, un parasite de courte durée pose un problème qui nécessite un outil d'analyse bien différent : un instrument doté de véritables fonctionnalités en temps réel.Grâce à une technique connue sous le nom de DPX, le SA2600 affiche en version de base 2 500 spectres par seconde et capture tous les événements supérieurs à une durée de 500 µs, avec une probabilité d'interception de 100 % ; en option, la cadence de visualisation atteint 10 000 spectres/s, et la durée minimale d'événement détectable à 100 % descend à 125 µs. Le processeur DPX du SA2600 permet de fournir beaucoup plus d'informations que l'habituelle détection de niveau crête du signal, en cumulant l'énergie qui parvient à chaque pixel de l'affichage. Cela donne aux utilisateurs un aperçu du comportement des signaux intermittents. En mode persistance infinie, avec la technologie DPX, la totalité des spectress'accumulent sur l'écran et toutes les interférences d'une durée supérieure à 500 µs avec 100 % de POI sont visibles.Cette fonction est essentielle pour valider les plaintes pour interférences intermittentes, dont la capture est délicate avec des analyseurs de spectre à balayage portables traditionnels ou des analyseurs à transformée de Fourier rapide non pourvus des ressources temps réel de la technologie DPX.Le mode d'allocation du spectreComment le spectre radio est-il attribué aux services RF ? Les pays membres de l'ONU (au nombre de 192 représentant la plus grande partie du monde) ont signé des traités afin de garantir l'application du droit international et la coexistence pacifique. L'un de ces traités concerne la coordination de l'emploi du spectre radio, tel que défini par l'agence désignée par l'ONU, à savoir l'Union internationale des télécommunications (UIT) basée à Genève. L'UIT fixe la politique mondiale d'utilisation du spectre par le biais de la Conférence mondiale des radiocommunications (CMR), avec une réunion majeure organisée tous les 3-4 ans. Au cours de celle-ci, les délégués de chaque pays membre peuvent demander au comité de modifier les allocations de spectre, afin d'en tirer le meilleur parti économique, généralement sur la base de nouvelles applications.Les attributions du spectre radio sont effectuées selon trois régions du monde, grossièrement déterminées par continents. Différents types de services, tels que fixes, mobiles, satellite et navigation, se voient impartis des bandes du spectre administré par la politique de l'UIT.L'allocation du spectre RF à un type de service particulier est complexe. Les caractéristiques de propagation du signal de la bande de fréquence, les utilisateurs actuels, la compatibilité du signal, la région du monde et les coûts d'équipement font partie des facteurs techniques à prendre en considération. Outre ces aspects techniques, la valeur économique pour la société d'un service proposé est un élément clé pour justifier tout changement dans l'utilisation du spectre.Une fois que l'UIT a officiellement adopté un type de service radio, il appartient à l'autorité réglementaire de chaque pays membre de mettre en &oelig;uvre les politiques établies par cet organisme sous peine de sanctions de l'ONU. Chaque état membre doit donc nommer sa propre commission de régulation, comme l'Agence nationale des fréquences (ANFR) en France, afin d'assurer le bon emploi du spectre, y compris en traitant les problèmes d'interférences internes au pays.

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