Fiabilisation des transmissions optiques satellite-sol

Optical wavelengths are an alternative to radio-frequency for future satellite-ground data transmissions. They are envisaged for future satellite telemetry systems (downlink optical links from LEO satellites) or communication (bidirectional optical links with GEO satellites). While going through the atmosphere the optical wave is affected by atmospheric turbulence. This may result in fading and surges when the incident flux is coupled to a single-mode optical fiber. To mitigate this potential source of information losses, several levers can be actuated: opto-mechanical correction methods such as adaptive optics, and numerical methods based on error correction coding and / or interleaving.This thesis has been devoted to the joint optimization of adaptive optics and numerical methods. An analytical model of fades and surge statistics of the adaptive optics-corrected signal has been proposed and validated by numerical modeling. A transmission performance model incorporating the effect of adaptive optics correction, and a distributed coding interleaving scheme on the physical layer (corrector coding and symbol interleaving) and the high layers (erase code and packet interleaving) has been developed. The joint optimization carried out thanks to these developments makes it possible to quantify the contribution of a correction by partial adaptive optics.The results obtained demonstrate that in cases of favorable signal-to-noise ratio, interleaving carried out exclusively on the high layer could be envisaged. These software oriented mechanisms make it possible to limit the use of dedicated memories, opening new perspectives for the realization of future optical communications payloads.Les longueurs d’onde optiques sont une alternative aux liens radio-fréquences pour les transmissions satellite-sol du futur. Elles sont envisagées pour les futurs systèmes de télémesure satellitaires (liens optiques descendants en provenance de satellites LEO) ou de communication (liens optiques bidirectionnels avec des satellites GEO). A sa traversée de l’atmosphère l’onde optique est affectée par la turbulence atmosphérique. Des pertes peuvent en découler lors du couplage du flux incident à un détecteur optronique ou à une fibre optique monomode. Ces pertes se traduisent par des atténuations du signal reçu et donc par une potentielle perte d’informations. Pour s’en abstraire plusieurs leviers peuvent être exploités : des méthodes de correction opto-mécaniques comme l’optique adaptative, et des méthodes numériques s’appuyant sur du codage correcteur d’erreur et/ou de l’entrelacement.Cette thèse a été consacrée à l’optimisation conjointe de l’optique adaptative et des méthodes numériques. Un modèle analytique des durées d’atténuation et des durées entre atténuation du signal corrigé par optique adaptative a été proposé et validé par modélisation numérique (voir illustration, évaluation des durées moyenne entre atténuation en fonction du seuil appliqué sur le flux incident pour un cas de lien descendant GEO-sol). Un modèle de performance de transmission intégrant l’effet d’une correction par optique adaptative, et un schéma d’entrelacement codage réparti sur la couche physique (codage correcteur et entrelacement symbole) et les couches hautes (code à effacement et entrelacement paquets) a été élaboré. L’optimisation conjointe menée grâce à ces développements permet de quantifier l’apport d’une correction par optique adaptative partielle.Les résultats obtenus démontrent que dans les cas de rapport signal à bruit favorables un entrelacement réalisé exclusivement sur la couche haute pourrait être envisagé. Ces mécanismes logiciels permettent de limiter l’emploi de mémoires dédiées, ouvrant des perspectives nouvelles pour la réalisation de futures charges utiles de communications optiques