Étalement de spectre par saut de fréquence

L'étalement de spectre par saut de fréquence, parfois appeléétalement de spectre par évasion de fréquence(FHSSoufrequency-hopping spread spectrumenanglais) outechnique Lamarr, est une méthode de transmission de signaux parondes radioqui utilise alternativement plusieurs canaux (sous-porteuses) répartis dans une bande de fréquence selon une séquencepseudo-aléatoireconnue de l'émetteur et du récepteur.
Bien que le principe du saut de fréquence soit régulièrement attribué àHedy LamarretGeorge Antheilen1941, son principe avait déjà été énoncé en 1907 par le physicien allemandJonathan Zenneckdans son livreElektromagnetische Schwingungen und drahtlose Telegraphie, traduit enanglaisen1915, qui note d'ailleurs que cette méthode a déjà été utilisée par la société allemande de radio-téléphonieTelefunken.
Lamarr et Antheil proposèrent un système secret de communication applicable auxtorpillesradio-guidées, qui avait pour but de permettre au systèmeémetteur-récepteurde la torpille de changer de fréquence, rendant pratiquement impossible la détection de l'attaque sous-marine par l'ennemi. Il s'agit d'un principe de transmission (l'étalement de spectre par saut de fréquence) toujours utilisé pour lessystèmes de positionnement par satellites(GPS,GLONASS…), les liaisonschiffréesmilitaires, les communications desnavettes spatialesavec le sol et dans certaines techniquesWi-FietBluetooth.
L'étalement de spectre offre trois avantages par rapport à l'utilisation d'une fréquence unique : il rend le signal transmis plus résistant aux interférences ; le signal est plus difficile à intercepter ; et les signaux transmis de cette manière peuvent partager des bandes de fréquence avec d'autres types de transmission, ce qui permet d'utiliser plus efficacement labande passante; le partage des fréquences ajoute un minimum de bruit à l'un et à l'autre types de transmission.
L'étalement de spectrepar saut de fréquence a originellement été conçu dans un but militaire afin d'empêcher l'écoute des transmissions radio. En effet, une station ne connaissant pas la combinaison de fréquences à utiliser ne pouvait pas écouter la communication car il lui était impossible dans le temps imparti de localiser la fréquence sur laquelle le signal était émis puis de chercher la nouvelle fréquence. Cette méthode offre de plus une forte résistance aux attaques par interférence radio. Les transmissions militaires utilisant le FHSS sont aussi chiffrées.
Dans l'armée française, ce principe est utilisé dans le poste de radio de quatrième génération (PR4G)
Lesréseaux locaux sans filactuels utilisant cette technologie sont définis par des standards ce qui signifie que la séquence des fréquences utilisée est connue de tous (et n'assure donc plus cette fonction de sécurisation des échanges) : le FHSS ou sa varianteDSSS(étalement de spectre à séquence directe) étaient utilisés dans les premières versions des normesIEEE 802.11(Wi-Fi) afin de réduire les interférences entre les transmissions des diverses stations d'une cellule.
Une variante est aussi utilisée dans les normesBluetooth.
Dans les normes802.11initiales (publiées en 1997 et 1999), la bande de fréquence 2,4 - 2,485GHzpermettait de créer jusqu'à 79 canaux de 1MHzchacun. La transmission se faisait ainsi, à l'aide des méthodes FHSS ouDSSS, en émettant successivement sur un canal puis sur un autre pendant une courte période de temps (maximum 400ms) en utilisant une combinaison, connue de toutes les stations, d'une partie des canaux regroupés dans une bande de 80MHz(22MHzen mode DSSS), ce qui permet à un instant donné de transmettre un signal facilement reconnaissable sur une fréquence donnée. Les versions plus récentes des normes 802.11 (g, n,acetax) utilisent d'autres méthodes de codage sans « saut de fréquence », mais permettant des débits plus élevés : l'OFDMet l'OFDMA.
Plages de fréquencesutilisées par les normes 802.11, b, g, n et ax :