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Bien qu’invisibles à l’œil, les ondes au-dessus des champs de bataille d’aujourd’hui sont souvent aussi encombrées que le terrain en contrebas. L'armée américaine obtient un grand avantage stratégique en exploitant le spectre électromagnétique pour les communications, mais les transmissions provenant de systèmes RF commerciaux et militaires sapent notre précieuse bande passante.
Non seulement le spectre est encombré, mais il est également contesté. Les adversaires rivalisent constamment pour contrecarrer ou corrompre nos communications, que ce soit en nous refusant l'accès au spectre via une attaque électronique ou en détectant et géolocalisant passivement nos systèmes. Que le spectre soit encombré ou contesté, cependant, les conséquences sont les mêmes: la vie des forces américaines est en danger et des informations tactiques ou stratégiques clés peuvent être compromises.
Mais les récents développements en matière de réseaux radio avancés donnent à nos soldats un meilleur accès à des communications sécurisées, robustes et secrètes lors de conflits futurs.
La DARPA a semé les graines des radios de réseau mobile ad hoc (MANET) dans les années 1970, tandis que d'autres entreprises et recherches ont par la suite contribué à rendre la technologie réalisable. C'est ainsi que des systèmes MANET prêts au combat comme celui proposé par Silvus Technologies sont devenus disponibles pour l'armée américaine. Il a fourni une plate-forme radio robuste, multi-antenne, définie par logiciel qui hébergeait une forme d'onde basée sur OFDM appelée MIMO en réseau mobile (MN-MIMO). Le traitement MIMO améliore considérablement le débit, la fiabilité et la portée.
Le traitement MIMO a aidé à générer une batterie de fonctionnalités radio critiques nouvelles ou améliorées: anti-brouillage (AJ), faible probabilité d'interception (LPI) et faible probabilité de détection (LPD). Ces fonctions garantissent que les radios coupent le bruit des environnements encombrés et contestés tout en restant secrètes. Les développements de ces technologies permettront d'énormes progrès sur le champ de bataille au cours des prochaines années.
Avec leurs tableaux MIMO, les radios comme le StreamCaster sont capables d'éliminer les interférences en dirigeant un nul vers un brouilleur. Cela se produit via un module logiciel optionnel appelé MANET-Interference Cancellation (MAN-IC). MAN-IC écoute la signature spatiale d'un signal de brouillage, puis calcule un ensemble de poids d'antenne qui annule cette signature spatiale. Cette méthode s'est avérée extrêmement puissante, produisant jusqu'à 30 dB de suppression constante dans les essais sur le terrain. Le module présente également l'avantage secondaire d'améliorer les performances LPI / LPD. En utilisant un signal de couverture convivial, les radios peuvent fonctionner sur les mêmes fréquences en annulant le signal de «brouillage» convivial. Le signal ami surpasse les signaux de communication beaucoup plus faibles de ces radios, cachant ces signaux plus faibles à l'ennemi.
Un autre module appelé MANET-Interference Evitement (MAN-IA) permet aux radios militaires d'éviter les interférences en sautant sur une bande de fréquences différente. Le système surveille plusieurs fréquences dans différentes bandes en utilisant les degrés de liberté MIMO disponibles dans les radios. Une fois que les radios détectent un signal de brouillage, chaque radio sélectionne de manière autonome le meilleur canal suivant. Un algorithme de regroupement garantit que toutes les radios convergent sur une fréquence commune en moins d'une seconde.
Dans un MANET, les radios fonctionnent généralement à la puissance maximale pour assurer un débit élevé et une efficacité de réseau élevée. Mais cela produit des performances LPI / LPD sous-optimales car une puissance plus élevée est plus facilement détectable par les adversaires. Cela a conduit au développement d'un module appelé MANET-Power Control (MAN-PC) qui minimise la puissance d'émission de la radio tout en maintenant le débit souhaité. Les tests sur le terrain ont montré une réduction de 70% de la distance par rapport au détecteur avant que le signal ne soit détecté.
Travaillant dans le cadre de la communication protégée de l'armée américaine pour les équipes sans pilote (PCM), Silvus a récemment développé une nouvelle forme d'onde de couche physique. Bien que les détails de cette forme d'onde soient confidentiels, des tests sur le terrain ont montré qu'elle améliore considérablement les performances LPI / LPD.
Chacun des modules décrits ici présente des avantages dans l'espace AJ / LPI / LPD. Jusqu'à présent, ils ont largement fonctionné de manière isolée. Désormais, les capacités pourront fonctionner ensemble. Étant donné que les technologies partagent certains objectifs, leur fonctionnement doit être ajusté afin de ne pas entrer en conflit les uns avec les autres. Les ajustements garantissent également que les radios sélectionnent le meilleur mode, ou la meilleure combinaison de modes, pour le meilleur fonctionnement possible. À cette fin, le prochain en cours est un algorithme d'apprentissage automatique pour contrôler la sélection et le fonctionnement des différents modes tout en optimisant le débit, la fiabilité et le fonctionnement LPI / LPD dans divers environnements hostiles.
Autant un armement avancé et une stratégie bien réfléchie, notre armée dépend de communications radio claires, libres et fiables. Les attentes et les besoins des combattants décrits ci-dessus façonnent l'avenir des communications radio dans l'espace de combat moderne. L'apprentissage automatique combiné à un traitement avancé du signal permettra le type de communications robustes et secrètes qui nous garderont en avance sur ceux qui tentent de nous nuire.
