Réseau mobile

Réseau mobile

Etude de quelque modèle de propagation afin d’établir bilan de liaison et de puissance

[pic 1]

Nermine Boujelben

2GRT3

2016-2017

Introduction

La propagation électromagnétique se fait dans des milieux complexes caractérisés par des obstacles et des sources de bouilleurs. Cela fait de l’interface radio la partie la plus délicate à maîtriser dans les systèmes de communications radio mobiles.

Le dimensionnement adéquat de cette interface nécessite une modélisation fiable du canal. Les méthodes de modélisation et les modèles de propagation sont divers. Leurs performances nécessitent la prise en compte des phénomènes électromagnétiques survenant dans l’environnement. Ces phénomènes, tels que la réflexion, la diffraction, la diffusion et le décalage Doppler, dépendent notamment de la fréquence utilisée et du type d’environnement (urbain, suburbain, rural, indoor…).

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Modèles de propagation

Propagation en espace libre

 Le modèle de prédiction de la propagation en espace libre est le premier modèle qui a été proposé, il est utilisé en supposant que le chemin entre l’émetteur et le récepteur est complètement dégagé. C’est le cas des communications par satellites . La puissance reçue après une distance d de l’émetteur est égale à :

Pr=   [pic 3]

Avec :

 λ : Longueur d’onde

 Pe : Puissance émise

Ge : Gain de l’antenne d’émission

 Gr : Gain de l’antenne de réception

 L : Facteur de perte du système, il est indépendant de la propagation et toujours supérieur ou égal à 1. Il est dû aux pertes des filtres, des antennes etc….

 L=1 indique que le système ne possède aucune perte.

L’atténuation du parcours est définie comme une grandeur positive exprimée en dB qui traduit la différence (dB) entre la puissance émise et la puissance reçue.

En appliquant cette définition dans le cas de la propagation en espace libre, l’atténuation de parcours est donnée par :

PL(db)=10log()-10log[pic 4][pic 5]

Lorsque Ge=Gr=1, l’atténuation résultante entre l’émetteur et le récepteur est :

PL(db)=-20log()[pic 6]

Il est à noter que le modèle de propagation en espace libre n’est utilisé que lorsque le récepteur est suffisamment éloigné de l’émetteur, ou situé dans la région de Fraunhöfer . La région de Fraunhöfer d’une antenne est définie comme la région au delà d’une distance df qui dépend de la dimension de l’aire équivalente de l’antenne et la longueur d’onde de la porteuse. Elle est donnée par :

df=[pic 7]

Où D est la dimension de l’antenne physique.

 En pratique la puissance reçue en un point situé à une distance d dans la région de Fraunhofer se calcule par rapport à une distance de référence d0. La puissance P(d0) peut être calculée ou dégagée à partir des mesures faites dans un environnement donné.

 Pour un point situé à une distance d>d0>df l’équation de propagation en espace libre peut être reformulée selon l’équation suivante :

PL(d)=PL(d0)()²[pic 8]

L’inconvénient de ce modèle réside dans le fait qu’il ne peut pas être appliqué en communications terrestres, car la propagation en espace libre n’existe que pour les systèmes satellitaires. A cet effet le modèle Log distance à été proposé comme alternative.

Modèle Log distance

Le premier modèle qui a été proposé est celui du Log distance donné par la formulation suivante :

PL(db)=Pl(d0)+10nlog()[pic 9]

Avec :

  n: est le coefficient de propagation

 d0 : est la distance de référence déterminée à partir des mesures

d: est la distance émetteur récepteur.

 La valeur de n dépend des conditions de propagation de l’environnement.

 Dans l’espace libre n=2 et pour les environnements plus encombrés, n devient plus grand.

La distance d0 est prise égale à 1 Km pour les systèmes macro cellulaires, tandis que pour les systèmes micro cellulaire elle peut être prise entre 1m et 100m.

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Modèle Log normal shadowing

Le modele Log distance  ne prend pas en considération que si deux positions du récepteur ayant la même distance avec l’émetteur, les puissances reçues peuvent être différentes.

En effet les expériences ont montré que pour une distance d l’atténuation à une distance donnée est aléatoire. Pour cela une variable aléatoire χ obéissante à la loi log normale (normal en dB) et modélisant l’effet de masque est ajoutée au modèle.

 La nouvelle formulation de l’atténuation s’exprime par :

PL(db)=Pl(d0)+10nlog()+ χσ[pic 11]

Avec χσ est une variable gaussienne centrée en zéro et d’écart type σ.

Modèles empiriques

Les modèles empiriques de prédiction de propagation sont, en réalité, des formulations mathématiques exprimant l’atténuation en fonction de plusieurs paramètres tels que la fréquence d’émission, le degré d’urbanisation, la hauteur des terminaux, etc.

Leur qualification d’empirique vient du fait que ces modèles sont élaborés à partir des statistiques effectuées sur un ensemble de mesures .

Principe :

1) Paramétrage : Choisir des paramètres significatifs : fréquence, polarisation, distance les paramètres du modèle

2) Mesures terrain : Acquérir une batterie de mesures : Parcourir une ville et faire des relevés pour différents paramétrages (positions, distance, fréquence, …)

 3) Analyse :Analyser les données au regard des paramètres choisis : analyse statistique, ..

 4) Interpoler : Proposer un modèle qui minimise l’erreur de prédiction

5) Prédire : utiliser ces modèles pour prédire le signal radio en tout point de l’espace à couvrir

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