Introduction

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Ce chapitre se veut le lien unissant les travaux qui ont précèdé et le travail présenté ici. Les informations qu'on y trouve sont dans la presque totalité contenues dans les deux premiers rapports de recherche se rapportant à l'EMCS (1)(2). Pour obtenir plus de détails on peut donc se référer à ceux-ci. De plus, tous les résultats contenus au chapitre cinq concernant l'analyse aléatoire ont fait l'objet d'un rapport complet (3).

2.1 Généralités
Que signifie EMCS? C'est le sigle francophone canadien qui signifie "Exploitation Multiplex des Communications Secondaires" (EMCS). En anglais on a l'expression équivalente "Subsidiary Communications Multiplex Operation" (SCMO); aux Etats-Unis, l'appellation devient "Subsidiary Communication Authorization" (SCA).

C'est l'utilisation de la bande entre 53 et 75 kHz du signal composite stéréo, à des fins commerciales et communautaires (voir figures 2.1 et 2.2). La sous-porteuse EMCS est en général centrée à 67 kHz et doit être obligatoirement modulée en fréquence. L'addition de l'EMCS au signal composite stéréo conduit à une répartition différente des composantes initiales. Dans tous les cas, on est forcé d'accepter une détérioration du canal stéréo; d'abord à cause de la diminution de sa puissance, puis par la présence de l'EMCS. Ce dernier contribue à diminuer l'indice de modulation de la porteuse principale, ce qui implique une dégradation du rapport signal à bruit, et génère des produits d'intermodulation tombant dans la bande du canal stéréo. Pour minimiser ces effets, on adopte une répartition de puissance relativement faible de l'EMCS (environ 3% de la puissance totale), ce qui n'aide en rien à la qualité de ce dernier.

2.2 Exploitation de l'EMCS
L'EMCS est exploité par des compagnies privées qui élaborent leur propre programmation et la destinent à une clientèle bien précise. C'est l'outil idéal pour des services à une communauté donnée. En général, la compagnie fournit un récepteur spécial non-syntonisable ou bien un décodeur pouvant être ajouté à un récepteur FM conventionnel. Dans bien des cas, on utilise l'équipement conçu pour la stéréophonie pour transmettre l'EMCS, ce fait conduit à des problémes sérieux, car le systéme n'a pas été pensé pour l'EMCS. De plus, les normes régissant l'EMCS sont trés peu nombreuses et contraignantes pour le diffuseur FM stéréo.

Au Canada, on observe une sous-utilisation de l'EMCS comparativement à la situation aux USA. La raison principale de cette faible utilisation, selon les témoignages des techniciens des stations FM, est l'interférence inacceptable causée par l'EMCS au canal stéréo FM. En 1979, dans tout le Canada, seulement 41 stations avaient des permis pour transmettre l'EMCS dont 10 au Québec. Parmis ces 10 stations, seulement 2 ont une réelle programmation musicale (CJMF à Montréal et CHOI-FM à Québec). Les autres utilisent l'EMCS comme une ligne de communication reliant le studio au site de l'antenne (1).

Aux USA, la situation est nettement différente. Les problémes rencontrés ici ne semblent pas exister là-bas. La programmation est très variée et la qualité est suffisante. Pourquoi? Il semble qu'aux USA on accorde un plus grand soin à toute la chaîne: on ne se borne pas seulement à fournir le récepteur spécial, mais on fournit aussi le transmetteur, ce qui semble une solution plutôt coûteuse et hors de la portée des entreprises de chez-nous. Il existe une autre raison pour expliquer sa pleine exploitation, c'est son utilisation dans des régions où la densité des transmetteurs est faible, comme par exemple dans le Mid-West américain. Ceci permettrait d'allouer une largeur de bande plus grande que celle autorisée pour la stéréophonie, sans que cela nuise aux autres stations.

2.3 Raison d'être des travaux.
Au Canada on s'intéresse à l'EMCS pour une toute autre raison. Le Ministére des Communications d'Ottawa se proposerait d'utiliser l'EMCS comme solution possible au problème de la saturation des ondes, dans certaines régions du Canada où il n'est plus possible d'octroyer de permis. Plusieurs études ont été réalisées jusqu'à ce jour. Soulignons quelques-unes d'entre elles: une des possibilités consisterait à élargir la bande FM située entre 88 et 108 MHz. Les études ont démontré que ceci n'était pas possible sans un réamènagement de toutes les autres fréquences. Une autre possibilité consisterait à garder la bande FM telle qu'elle est, et d'augmenter le nombre de stations en diminuant la distance de garde entre chacune d'elles. Il va de soi que cette solution exige la conception de récepteurs posséJant une meilleure sélectivité. Encore une fois, les études démontraient l'impossibilité de la mettre en pratique. Une troisième possibilité consisterait en une meilleure allocation du territoire par l'utilisation d'antennes directionnelles. Cette étude s'est avérée nagative aussi. Pour l'EMCS, la difficulté demeure mais le résultat serait la multiplication par deux de la programmation (1).

2.4 Sources de distorsion
Maintenant, voyons les éléments de la chaîne susceptible d'être la cause de distorsion en transmission stéréo, et plus encore en transmission stérdo avec EMCS. (voir figures 2.3 et 2.4)

Au transmetteur, les sources possibles de distorsion sont:

1- Harmoniques du pilote dans le générateur stéréophonique
2 -Largeur de bande insuffisante du filtre EMCS
3- Non linéarité du modulateur FM
4 - Largeur de bande insuffisante de l'amplificateur de puissance et de l'antenne

En général, la transmission stéréo avec EMCS demande une plus grande linéarité des éléments situés avant le modulateur et aprés le démodulateur, ainsi qu'une plus grande largeur de bande des éléments entre les deux. Alors pourquoi ne pas résoudre le probléme en élargissant la bande allouée à chaque station FM qui transmet l'EMCS, jusqu'à ce que la qualité soit suffisante? C'est parce que l'on se propose d'utiliser l'EMCS dans des régions où il n'est pratiquement pas possible de le faire à cause de la saturation des ondes.

2.5 Objectifs de l'étude
Pour terminer, disons que l'objectif à long terme de ce travail (et des travaux antérieurs) serait d'arriver à une connaissance suffisamment précise des mécanismes générant la distorsion, afin de pouvoir fournir des= normes de performance pour chaque élément de la chaîne, et d'être en mesure de concevoir si possible un récepteur spécialement pensé pour l'EMCS. Soulignons que les travaux antérieurs ont permis de vérifier dans les faits tous les problémes mentionnés précèdemment. De plus on a fait des expériences avec un systéme EMCS modifié (2), pour voir s'il n'y aurait pas possibilité d'améliorer la qualité de l'EMCS, seulement en définissant d'autres paramètres pour celui-ci. C'est dans cette dernière étude qu'on a ressenti le plus le besoin de se diriger vers la simulation numérique. Cette méthode possède des avantages et des inconvénients: comme avantage, elle a la possibilité de varier facilement tous les paramètres du systéme et de se placer dans des conditions idéales, permettant d'isoler les sources de distorsion. L'inconvénient majeur est le temps de réponse dû à la longueur des calculs. Il y a aussi le fait qu'on est obligé de faire un modèle simplifié, souvent loin de la réalité, et qu'en perfectionnant le modèle, les temps de calcul augmentent en proportion.

Les calculs numériques utilisent deux approches différentes selon le type de signal de modulation: signaux harmoniques (chapitre 4) et signaux aléatoires (chapitre 5). Les deux approches ne donnent pas nécessairement les mêmes résultats et n'aboutiront pas nécessairement aux mêmes conclusions. Cependant l'ensemble nous permet d'avoir une idée plus précise du comportement du système.

Chapitre 2 Définitions et problémes de l'EMCS

Chapitre 2
Définitions et problémes de l'EMCS