RetourLa transmission radio 2,4 GHz Le système radio qui vient d’être décrit a été ébauché dans les années 60 et n’évolue plus guère depuis le milieu des années 70. Il ne devrait plus aujourd’hui se voir que dans des musées si une étrange inhibition de l’innovation n’avait saisi nos radios RC. Heureusement, les techniques modernes (utilisées depuis des décennies dans le domaine militaire, une quinzaine d’années dans les GPS et environ 10 ans dans la téléphonie mobile) apparaissent enfin aussi dans notre hobby. Mieux vaut tard que jamais ! Actuellement (fin 2007), trois sociétés proposent du matériel pour le modélisme : la société SPEKTRUM associée à JR, la société FUTABA et le distributeur allemand Graupner (système IFS). Si on est bricoleur on pourra adapter soi-même des modules industriels au standard ZigBee, bon marché et faciles à trouver. ISM, acronyme de Industrial, Scientific & Medical rerésente les bandes de fréquence que les divers états mondiaux on fini par concéder gratuitement au public (même dans un pays « libre » il est interdit de communiquer par radio sans licence, sauf cas particulier). La bande de fréquence de 2,4 GHz, un peu au-dessus de celle des GPS et des téléphones mobiles est située dans le domaine des micro-ondes, zone où la propagation est très différente de ce qu’on peut observer à 41 MHz. Cette bande est partagée avec les normes WIFI, BLUETOOTH de l’informatique, ZIGBEE de l’industrie et les fours à micro-ondes (ceci explique cela !). Modification de la propagation Dans le domaine des micro-ondes, le problème des interférences est beaucoup plus marqué qu’à 41 MHz, c’est à cause de ce problème que lorsque votre téléphone mobile ne capte pas bien, vous pouvez tout changer en vous déplaçant d’un ou deux mètres ! Les deux articles ci-après, bien qu’anciens et dans un autre cadre, vous permettront malgré tout de mieux appréhender le problème : · Les RLIT sans fil, · Portage de Télédomotis à la radio. Les opérateurs de téléphone résolvent ce problème en plaçant plusieurs antennes sur leurs stations de base (typiquement 3 par direction). Ceci permet de choisir celle qui capte le mieux. SPEKTRUM et FUTABA règlent le problème en utilisant soit deux récepteurs pour le premier, soit deux antennes pour le second. Si les antennes ont des orientations orthogonales, cela règle du même coup le problème des polaires évoquées au premier chapitre, et permet de limiter la puissance d’émission à quelques dizaines de milliwatts avec une portée suffisante (la portée résultante dépend alors beaucoup des caractéristiques des récepteurs). Le DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Ou l’étalement de spectre par codage direct Pour permettre de partager à plusieurs la même fréquence (et donc éviter l’utilisation de quartz interchangeables), les systèmes DSM de SPEKTRUM/JR et IFS de Graupner utilisent l’étalement de spectre par codage direct, technologie inventée par les militaires après la seconde guerre mondiale et utilisée pour rendre les transmissions très discrètes et difficiles à perturber. L’idée de base est simple : un signal n’est perceptible et exploitable que s’il est suffisamment grand devant le bruit. Donc, si l’on peut étaler un signal sur une bande de fréquence suffisamment large, il sera au-dessous du bruit et donc indétectable. Ce sera le cas, sauf pour le récepteur capable de reconcentrer ce signal et par effet réciproque à étaler le bruit. Le détail du fonctionnement et les graphiques correspondants sont exposés dans l'article "Etalement de spectre direct". L’étalement est obtenu en remplaçant chaque un et chaque zéro d’une transmission numérique par une séquence prédéterminée et fixe de uns et zéros (le dispositif ne fonctionne que pour des transissions numériques, c’est-à-dire de nombres binaires). Cette séquence (de 256 bits par exemple) représente le code (secret pour les miitaires). En utilisant le code à l’émission on multiplie la largeur de bande utilisée (par 256 dans notre exemple) et on divise par autant le rapport signal sur bruit, contribuant ainsi à rendre le signal indétectable. A la réception, on reconcentre le signal en le multipliant par le code (éventuellement secret) de l’émission. Ceci régénère les uns et les zéros et les extrait du bruit qui se trouve étalé. La multiplication mathématique reconcentre donc le signal et étale le bruit ; tout simplement. La difficulté vient du fait qu’il faut évidemment utiliser le bon code en réception, mais surtout exactement au bon moment ! Deux systèmes utilisant le même code, mais de façon asynchrone ne se voient pas. Dans un GPS par exemple, le récepteur essaie au démarrage les codes des satellites en vue en décalant l’instant de génération de ces séquences petit à petit jusqu’à la détection d’un signal cohérent. C’est cette phase d’accrochage qui rend le temps de démarrage des GPS si long. Il faut parfaitement synchroniser la réception sur l’émission avant que cela fonctionne. La réalité est un peu plus complexe pour nous, car en 2,4 GHZ il faut partager les canaux avec les autres. L’émetteur (qui est en réalité un transceiver, c'est-à-dire un émetteur/récepteur) cherche le canal le moins chargé parmi ceux disponibles (typiquement 80 canaux d’un MHz, mais seulement 53 accordés en France avec une puissance suffisante). Une fois le canal trouvé, l’émetteur émet une séquence d’identification et attend la réponse de son récepteur (qui est donc aussi un transceiver). Lorsque les deux éléments sont "accrochés" l’utilisation peut commencer. Dans le cas de DSM2, ce sont même deux canaux simultanés qui sont sélectionnés par sécurité. Dans le cas d'IFS le canal est modifié dynamiquement en cas de charge trop forte sur le canal courant. Les avantages du système sont multiples : · plus besoin de quartz car chaque système a un code unique et peut partager sa fréquence avec d’autres, · plus de risque d’interférence, · plus de « trou » de réception grâce aux antennes de réception multiples, · système bidirectionnel permettant le retour d’information au sol. Le FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Ou l’étalement de spectre par saut de fréquence Avant le DSSS les miliaires ont utilisé le FHSS, c'est-à-dire dire des changements de fréquence périodiques pour échapper à l'interception par l'ennemi ; cette technique plus rustique que le DSSS étant plus facile à mettre en œuvre. C'est la technique retenue par FUTABA avec son système FASST qui change de fréquence toutes les 2 ms. L’idée FUTABA est simple : un servo typique ne reçoit un ordre que toutes les 22 ms ; donc en envoyant les ordres avec une périodicité onze fois supérieure sur des fréquences différentes, il y en arrivera toujours assez sans perturbation, même si plusieurs fréquences sont occupées. Bien sûr, pour que cela fonctionne il faut que le récepteur connaisse à l'avance la séquence de fréquences (secrète dans le cas d'un système militaire) et change de fréquence en même temps que l'émetteur. La difficulté vient donc du fait qu’il faut évidemment utiliser la bonne séquence en réception, mais surtout exactement au bon moment ! Comme dans le cas du DSSS il faut donc des transceivers, afin que le récepteur puisse dialoguer avec l'émetteur pour se synchroniser sur lui. Les avantages sont strictement les mêmes que ceux du DSSS dont ce principe ne se distingue que par la méthode d'étalement de spectre. Conclusion L’arrivée si tardive des systèmes de transmission modernes en RC est à regretter, mais ils commencent à exister et rendent l’utilisation des fréquences inférieures (entre 27 MHz et 75 MHz) définitivement obsolètes en balayant d’un coup tous les problèmes : · choix d’une fréquence ne provoquant pas de conflit (par la scrutation des canaux disponibles au démarrage), · interférences entre utilisateurs, · pertes de portées (par les antennes multiples et le mode Hold).
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