La compatibilité radioélectrique (CRE)

Depuis leur introduction et jusqu’à nos jours, les communications aéronautiques continentales entre un pilote et un contrôleur aérien sont essentiellement assurés par des systèmes fonctionnant dans la bande aéronautique VHF (« Very High Frequency ») de 118 MHz à 137 MHz. La plupart de ces communications sont vocales et utilisent un système à modulation analogique. Plus récemment, d’autres systèmes numériques ont été introduits par l’aviation civile afin de permettre l’échange de données. Ces systèmes ont été implémentés dans certaines régions du globe et dépendent de la normalisation internationale.

Or, ces dernières années, l’environnement aéronautique a évolué. En effet, les autorités aéronautiques mondiales prévoient une augmentation du trafic aérien dans toutes les régions du globe.  Selon ces prévisions, en 2025 le nombre d’aéronefs opérationnels dépasserait le double de leur nombre en 2005. En conséquence, les autorités aéronautiques ont formulé de nouveaux besoins, par exemple de plus larges ressources spectrales et des débits de communication numérique plus élevés. En revanche, les systèmes actuels ne permettraient pas de suivre cette évolution. Ainsi, une congestion du spectre aéronautique VHF dans les régions à forte charge de trafic aurait lieu à l’horizon 2015 – 2020. Quelques solutions ont été proposées pour améliorer les technologies existantes mais elles seraient insuffisantes à long terme.

Dans ce contexte, un projet euro-américain a été lancé depuis 2004 pour le développement d’un futur système de communication aéronautique FCS (« Future Communication System »). Le principe de ce projet est de créer une solution générique assurant la communication avec un aéronef pendant toutes ses phases de vol,  Parmi d’autres avantages, cette structure permettrait ainsi d’avoir une bonne qualité de communication air-sol (i.e. entre un aéronef et une station de contrôle), mais aussi air-air (i.e. entre aéronefs).

Pour atteindre cet objectif, plusieurs chercheurs, partenaires industriels et membres d’organisations aéronautiques sont impliqués et coopèrent pour concevoir et déployer une Future Infrastructure de Communication (FCI : « Future Communication Infrastructure »),  La mise en place de cette nouvelle structure dans l’aéronautique permettrait d’introduire de nouveaux  services et d’automatiser certaines communications, tout en assurant une meilleure sécurité des vols.

Pendant la première étape du projet, plusieurs technologies (environ une cinquantaine) . la plus appropriée aux nouveaux besoins exprimés par les instances aéronautiques. Les résultats de cette étude, publiés en 2007, mettent en évidence qu’aucune technologie existante ne pourrait offrir des performances optimales pendant toutes les phases de vol. Ainsi, la FCI comportera plusieurs composantes qui fonctionneront dans des bandes de fréquence différentes.

Parmi ces composantes, le système L-DACS (« L-band Digital Aeronautical Communication System ») serait en charge des communications continentales. Il s’agit d’un système de radiocommunication numérique qui serait opérationnel en plus des systèmes existants dans la bande VHF aéronautique, avec des fonctionnalités supplémentaires.

Le système L-DACS devrait opérer dans une partie de la bande L aéronautique (de 960 MHz à 1164 MHz) dans laquelle fonctionnent déjà plusieurs systèmes aéronautiques. De plus, d’autres systèmes de téléphonie mobile et des systèmes de communication par satellite fonctionnent au voisinage de cette bande de fréquences.

Ainsi, il parait important d’assurer que L-DACS fonctionnera de manière satisfaisante en présence de ces systèmes sans engendrer lui-même des perturbations électromagnétiques qui pourraient altérer le fonctionnement des systèmes existants. On parle alors d’études de compatibilité radioélectrique (CRE) entre L-DACS et les systèmes existants. Ces études font partie des étapes premières du projet de développement du système L-DACS et sont primordiales pour les prochaines étapes. Par ailleurs, les membres du projet avaient prévu de finir l’étape de CRE avant la fin de l’année 2011 . A l’heure actuelle, deux technologies candidates ont été retenues en 2007 pour implémenter L-DACS et le choix entre elles devrait s’effectuer à l’horizon 2012.

Dans ce contexte particulier, l’objectif principal de cette thèse est d’identifier les principaux problèmes reliés à la CRE et d’étudier ses cas critiques. Ces travaux sont particulièrement fondamentaux pour les applications aéronautiques, étant donné que tout dysfonctionnement dans la communication ou dans les systèmes de radionavigation peut mettre en danger la sécurité du vol. En conséquence, la non compatibilité d’un système candidat L-DACS parmi les deux présélectionnés avec les systèmes existants implique la non faisabilité de sa technologie.

Les études de CRE réalisées dans le cadre de la thèse sont aussi importantes pour la normalisation du système L-DACS et les résultats seront utiles en vue d’établir les spécifications finales des systèmes candidats L-DACS. Pour toutes ces raisons, ce travail de thèse est effectué en collaboration avec la Direction Générale de l’Aviation Civile (DGAC), qui est un acteur principal pour la réglementation des communications et affectataire de fréquence pour le spectre aéronautique en France. La thèse contribue aux études menées par la DGAC dans le cadre de l’étude du Futur Système de Communication Aéronautique FCS (« Future Communication System ») à l’échelle nationale et européenne.