Comment la pluie affecte les signaux satellites : atténuation, scintillation et atténuation

La pluie dégrade les communications par satellite — surtout aux bandes Ku/Ka/V — par plusieurs mécanismes physiques :

1. Atténuation du signal (Rain Fade)

Les gouttes absorbent et diffusent les photons micro-ondes. L'atténuation (dB) augmente avec :

• Taux de pluie (mm/h)
• Fréquence (plus haute = pire : Ka > Ku > C > L)
• Longueur de parcours dans la pluie (angle d'élévation ; angles bas = parcours plus long)
• Distribution de la taille des gouttes

Peut dépasser 20 dB sous les averses tropicales en bande Ka — rupture de liaison sans marge.

2. Distorsion de phase

Les gouttes altèrent la vitesse de phase de l'onde (fluctuations d'indice de réfraction). Cause une variation de délai de groupe, dégradant les signaux à modulation de phase (QPSK, APSK).

3. Changements de polarisation

Gouttes non sphériques (oblates) causent atténuation/déphasage différentiel entre polarisations H/V → interférence de polarisation croisée (XPI). Critique pour les systèmes à réutilisation de fréquence.

4. Scintillation du signal

Fluctuations rapides d'amplitude/de phase quand les cellules de pluie traversent la liaison. Cause des erreurs par rafales ; défie le codage/modulation adaptatifs (ACM).

Techniques d'atténuation

• Contrôle adaptatif de puissance (APC) : Augmente la puissance TX dynamiquement (limité par régulateur/satellite).
• Codage et modulation adaptatifs (ACM) : Ordre inférieur (QPSK→BPSK), FEC plus fort (LDPC) à la détection de fondu.
• Diversité de site : Stations au sol géographiquement séparées ; commutation vers site dégagé.
• Diversité de fréquence : Ku + Ka simultanés ; la pluie affecte différemment.
• Diversité de polarisation : Pol. circulaire ou double pol. avec annulation XPI.
• Marge de liaison : Conception pour 99,9 % disponibilité (modèles de pluie UIT-R P.618).

En résumé

Le rain fade est la perturbation dominante au-dessus de 10 GHz. Les systèmes VSAT/HTS modernes le gèrent via ACM, diversité de site et marges généreuses — mais les événements extrêmes peuvent encore causer des coupures.