Etude de la compatibilité radioélectrique du futur système de communication aéronautique en bande L.

Radiofrequency compatibility of the future aeronautical communication system in the L band

• Auteur / Autrice : Najett Neji
• Direction : Alain Azoulay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electromagnétisme (SPI)
• Date : Soutenance le 12/12/2011
• Etablissement(s) : Supélec
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Jury : Président / Présidente : Françoise Paladian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Allaix, Raul Liberato de Lacerda Neto, Lionel Pichon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Hélier, Pierre Degauque

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aéronautique -- Systèmes de communication

Compatibilité électromagnétique

Mots clés libres

Compatibilité radioélectrique

Communication aéronautique

L-DACS

Partage en spectre

Gestion du spectre radioélectrique

DME

Radio-frequency compatibility

Aeronautical communication

L-DACS

Spectrum sharing

Radio-frequency spectrum management

DME

Résumé

Au début des années 2000, les instances aéronautiques ont exprimé le besoin de développer un nouveau système de radiocommunication aéronautique du fait de l'augmentation du trafic aérien et de la saturation croissante des capacités de communication radio entre les aéronefs et les stations de contrôle aérien. L'une des composantes de ce système, nommée L-DACS (« L-band Digital Aeronautical Communication System »), devrait opérer dans la bande L-aéronautique (960-1164 MHz), dans laquelle fonctionnent également de nombreux autres systèmes radioélectriques. La compatibilité radioélectrique (CRE) de L-DACS avec ces systèmes est un des facteurs principaux à prendre en considération dans le développement d'un tel système.L'objectif principal de cette thèse est d'identifier les principaux problèmes reliés à la CRE et d'en étudier les cas critiques. Ces travaux sont fondamentaux en aéronautique, puisque tout dysfonctionnement dans la communication ou dans les systèmes de radionavigation peut mettre en danger la sécurité du vol. Les conclusions de cette thèse contribueront à la normalisation du système L-DACS et à la finalisation de ses spécifications.Dans une première étape, on étudie l'état de l'art dans les communications aéronautiques et en CRE. On analyse en particulier les dernières spécifications des deux systèmes candidats L-DACS. Ensuite, on propose un algorithme de calcul de brouillage dans le but d'étudier la CRE dans le domaine fréquentiel, d'en identifier et d'en traiter les cas critiques. L'analyse fréquentielle étant insuffisante dans plusieurs cas, on propose alors une approche temporelle d'étude de CRE. Après en avoir présenté les avantages, on présente un exemple d'étude de l'effet d'un système L-DACS sur un récepteur DME (« Distance Measuring Equipment ») à l'aide d'un banc de test CRE aéronautique.Cette thèse a été réalisée en collaboration avec la Direction Générale de l'Aviation Civile (DGAC), qui est un acteur principal pour la réglementation des communications et un affectataire de fréquence pour le spectre aéronautique en France. La thèse contribue aux études menées par la DGAC à l'échelle nationale et internationale.Dans les perspectives, on propose la poursuite de cette étude par une approche temporelle plus générale pour étudier la CRE entre des systèmes radioélectriques quelconques en tenant compte de paramètres supplémentaires liés à la dynamique des systèmes et aux propriétés de leurs technologies.

In the beginning of the 21th century, the aeronautical authorities expressed their need to develop a new system for aeronautical radiocommunications, because the air-traffic is increasing and that current communication systems between pilots and air-controllers are reaching their capacity limits. The L-band Digital Aeronautical Communication System (L-DACS) is the part of the future system that will be operating in a part of the aeronautical L-band (960-1164 MHz), already occupied by a large number of radio-frequency legacy systems. Consequently, it is essential to consider its radio-frequency compatibility (RFC) for the development of the future L-DACS system. This thesis aims at identifying the principal issues related to RFC and studying its critical situations. Such topics are fundamental in aeronautics, as any communication or radionavigation dysfunction may endanger flight and passengers security. Some obtained results will be used for the L-DACS standardization and its specifications finalization. We first analyze the state-of-the-art in both aeronautical communications and RFC, focalizing on updated specifications of both preselected L-DACS candidate systems. We then propose a deterministic algorithm to compute the interference level in order to study the RFC in the frequency domain under identified critical scenarios. Since the frequency-domain analysis seems to be insufficient in several cases, we develop a different methodology, called the time-frequency approach, to analyze the RFC for such situations. We apply this new approach to analyze the effect of an L-DACS interferer on a Distance Measuring Equipment (DME) receiver, using an aeronautical RFC test-bed that we implemented at SUPELEC. This work has been performed in collaboration with the French Civil Aviation Authorities (DGAC), which are an important actor in aeronautical communication regulations and aeronautical spectrum management in France. The thesis contributes to DGAC studies at national as well as international levels. For further work, we suggest to generalize the proposed time-frequency approach to analyze the RFC between any two radio-frequency systems, taking into account additional parameters related to system dynamics and their technology properties.