Les méthodes de partage du spectre radioélectrique ont été établies au CCIR, devenu UIT-R, dans un contexte technique bien différent de celui que nous connaissons. A cette époque, tous les systèmes étaient analogiques. A un service, au sens de l'UIT correspondait une modulation parfaitement normalisée.
Maintenant, le développement des techniques numériques a radicalement changé les choses. En télécommunications les modulations deviennent numériques, des systèmes cellulaires de communication avec les mobiles comme le GSM puis l'UMTS apparaissent. Les RADARS utilisent la compression d'impulsion, parfois le balayage électronique, et disposent d'extracteurs de plus en plus perfectionnés.
Dans ce contexte nouveau, les lois de la physique, la propagation des ondes, mais aussi les méthodes de partage du spectre issues de l'ère analogique n'ont pas changé. Toutefois, la révolution numérique rend possible la modification des méthodes de partage du spectre entre ces systèmes sans remettre en cause les principes initiaux retenus au niveau international : protection des premiers usagers et garantie de qualité de service.
Pour trouver comment améliorer l'usage du spectre radioélectrique, il faut examiner la pertinence des concepts actuels (bandes émises, largeur de canaux, seuils de brouillage...) sur des scénarios génériques représentatifs des problèmes à résoudre de façon à identifier les domaines dans lesquels se trouvent les gisements de capacité les plus prometteurs.

1. LES PARAMÈTRES TECHNIQUES :

Les systèmes numériques sont d'une très grande complexité. Pour les étudier, il est donc nécessaire de constituer un ensemble de paramètres génériques permettant d'évaluer leur sensibilité aux interférences.
Avec l'apparition des techniques numériques, les différences entre les signaux émis deviennent de plus en plus faible au point qu'il est possible de les décrire tous sur la base d'un modèle unique. En télécommunications, le calcul approché des performances des ensembles modulation et codage des systèmes est possible à partir d'un tout petit nombre de paramètres génériques. Ceci s'applique aussi bien au GSM qu'à l'UMTS ou à la modulation COFDM utilisée dans le DAB. Les performances d'un RADAR peuvent être définies d'une façon analogue.
Dans ces deux domaines, les techniques numériques sont identiques mais désignées sous un nom correspondant à leur usage : compression d'impulsion ou étalement de spectre, correction d'erreur ou intégration incohérente, haute résolution ou séparation de sources...
Les paramètres des équipements sont ainsi fixés, soit par des limites théoriques, soit par un état de l'art correspondant aux capacités de traitement numérique. Il ne faut donc pas attendre de révolution dans leurs performances.

2. LA PROPAGATION DES ONDES :

La propagation des ondes a donné lieu à de nombreuses études. Lors de l'évaluation de la compatibilité d'implantation d'ensembles fixes comme les faisceaux hertziens, il est possible d'utiliser des modèles déterministes et les caractéristiques du terrain réel. Dans tous les autres cas, il est nécessaire de faire appel à des modèles statistiques.
Dans la plupart des scénarios, la précision des modèles de propagation joue directement sur la valeur des marges de protection à retenir, donc sur la disponibilité des fréquences. Son amélioration restera donc un objectif technique important.
Il ne faut toutefois pas oublier que lorsque la propagation ne se fait pas exclusivement en espace libre, un aléa de propagation important doit être pris en compte. Les modèles statistiques comme le modèle HATA font intervenir pour une même distance un aléa de 10db d'écart type, ce qui est considérable. Compte tenu de cela, la notion familière de portée radioélectrique apparaît singulièrement critiquable, celle-ci pouvant varier dans un rapport de plus un à dix selon les liaisons.

3. LES SCÉNARIOS :

Le rôle des scénarios dans l'évaluation des interférences entre systèmes est fondamental. Selon les cas, nous distinguerons plusieurs types de scénarios :

• Les scénarios déterministes : ils correspondent aux émetteurs fixes en émission permanente. Ils sont implicitement utilisés dans les méthodes d'attribution de fréquence actuelles.
• Les scénarios partiellement aléatoires : ils correspondent aux stations fixes dont les émissions sont sporadiques, aux stations de base des systèmes cellulaires, aux mobiles associés...
• Les scénarios aléatoires : dans ces scénarios, les positions et la densité des émetteurs sont inconnues : téléphones sans fil, mobiles, hiperlans...

• Les modes d'utilisation des matériels : utilisation permanente, par vacation, sporadique...
• Les contraintes temporelles : disponibilité permanente, immédiate ou dans un délai fixé.
• La qualité de service requise : fixe ou dépendante du trafic comme dans INTERNET, délai de rafraîchissement des pistes en RADAR...

4. LES IMPLANTATIONS :

Nous ne traiterons pas le cas des scénarios déterministes avec implantations réelles sur terrain numérisé pour lesquels les programmes d'allocation de fréquence actuels fonctionnent et à partir desquels il n'est pas possible de tirer des conclusions générales. Nous considérerons donc uniquement des scénarios dans lesquels les émetteurs perturbateurs sont répartis aléatoirement sur le terrain. Sans que cela permette d'assurer l'absence d'interférences, nous admettrons seulement que l'usage par un émetteur de la fréquence d'un récepteur est interdit si la distance est inférieure à une valeur donnée.
Compte tenu de ces hypothèses, nous pourrons évaluer, par simulation ou mieux de façon analytique, l'importance des différents paramètres influant sur le niveau des interférences entre systèmes.

5. LA GESTION DES FRÉQUENCES :

Toutes choses égales par ailleurs, cette gestion des fréquences est l'élément fondamental qui va conditionner la disponibilité effective d'une bande spectrale pour un usage donné. Elle va également déterminer le risque de brouillage résultant de l'activité des autres utilisateurs.
L'attribution d'une fréquence s'effectue à plusieurs niveaux :

• Au niveau international, l'affectation d'une bande à un service donné nécessite un délai de plusieurs fois trois ans, compte tenu de la fréquence des CMR (Conférence Mondiale Radioélectrique).
• Au niveau national, si une coordination avec un pays limitrophe est nécessaire, ce délai est normalement supérieur à six mois. Il peut être plus court.
• Une autorité affectataire, gérant elle-même une partie du spectre peut réaliser localement des attributions de fréquence dans des délais plus réduits.

• Dans les systèmes cellulaires, gestion par l'opérateur (GSM...).
• Sélection au sein d'un pool de fréquences : RCL (Recherche de Canal Libre) dans la radiotéléphonie du RITA, DFS dans l'HIPERLAN...
• Choix pseudo-aléatoire de fréquence dans les systèmes militaires protégés : Evasion de fréquence (EVF) ou en anglais Frequency Hopping (FH).
• Mélange des signaux dans une même bande (UMTS en version CDMA...).

6. VERS DE NOUVELLES MÉTHODES DE PARTAGE :

Face à la demande croissante de fréquences, les options suivantes ont déjà été prises :

• Au plan juridique, les attributions de fréquences correspondent à des autorisations de plus en plus précaires et révocables. De plus, l'introduction de redevances d'utilisation incite les usagers à abandonner les fréquences insuffisamment utilisées.
• Au plan technique, la gestion des fréquences par les systèmes et la prise en compte des besoins réels optimise l'utilisation des bandes attribuées.

Une gestion globale centralisée :
Cette gestion est et restera indispensable. Elle devrait prendre en compte la part de plus en plus grande des systèmes numériques. Ceci suppose :

• La définition de nouveaux services numériques : techniquement, les services définis par l'UIT du temps de l'analogique n'ont plus de sens. De nouveaux services numériques devraient être classés selon des critères techniques : débit, type de modulation, environnement et type d'utilisation (fixe ou mobile, permanente ou non...).
• L'établissement de nouveaux critères de brouillage. Contrairement aux liaisons analogiques, les systèmes de télécommunications modernes peuvent accepter des brouillages impulsifs de fort niveau, suffisamment espacés dans le temps. De même, les RADARS à balayage électronique sont bien moins sensibles à des perturbations spatialement ou temporellement limitées, leur puissance pouvant être affectée dynamiquement aux différentes cibles.
• Une description plus fine des systèmes : Il est clair que la complexité des systèmes actuels est très élevée. Les simuler entièrement dans le but d'étudier leur compatibilité avec d'autres utilisateurs du spectre serait illusoire. Par contre, caractériser plus finement les variations spatio-temporelles de la puissance qu'ils rayonnent permettrait d'affiner les études de compatibilité.
• Une amélioration des modèles de propagation toujours utile, surtout dans les scénarios déterministes. L'encombrement apparent du spectre est alors bien supérieur à la réalité.

La gestion par les systèmes :
Cette gestion a l'avantage de tenir compte de l'environnement réel connu de façon statistique par l'opérateur et pris en compte dans l'optimisation du système. Proche de l'utilisation, elle prend en compte en temps réel les fluctuations des besoins. C'est à elle qu'il faut attribuer l'extraordinaire développement de la téléphonie mobile.
La caractéristique essentielle de cette gestion est de permettre un ajustement du compromis entre niveau d'interférence et capacité de transmission. Les systèmes comme le GSM acceptent un taux de brouillage entre cellules, moyenné grâce au saut de fréquence, qui n'aurait pas été toléré entre utilisateurs bénéficiant chacun d'une attribution de fréquence.
Les systèmes développent en interne des capacités de résistance au brouillage qui pourraient être utilisées efficacement à la résolution des interférences entre utilisateurs du spectre différents.

7. CONCLUSION :

La promotion de nouvelles méthodes de partage du spectre radioélectrique suppose qu'il existe entre les acteurs concernés, par delà les inévitables conflits d'intérêt, une communauté de vue qui leur permette de concevoir des compromis du type gagnant-gagnant.
Ceci suppose l'étude préalable de concepts, sur la base d'hypothèses clairement explicitées, sans application directe à un système particulier. Il faut, dans une démarche pragmatique, fixer la terminologie, préciser les modèles génériques, définir les critères de qualité...
Sur ces bases, il est alors possible d'envisager, en ne prenant en compte que les contraintes techniques, des stratégies de partage entre systèmes génériques qui préfigureront les solutions du futur.
Partager le spectre autrement peut sembler un rêve utopique. C'est toutefois une nécessité qui s'imposera nécessairement et que les grands systèmes de télécommunications ont déjà largement pris en compte.