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HAL Id: hal-02191388 https://hal-lara.archives-ouvertes.fr/hal-02191388 Submitted on 23 Jul 2019 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Modélisation d’un canal de transmission en diversité d’espace pendant les périodes de trajets multiples T. Ghahremani To cite this version: T. Ghahremani. Modélisation d’un canal de transmission en diversité d’espace pendant les périodes de trajets multiples. [Rapport de recherche] Note technique - CRPE n° 184, Centre de recherches en physique de l’environnement terrestre et planétaire (CRPE). 1990, 186 p., illustrations, figures, graphiques. ￿hal-02191388￿ CENTRE NATIONAL D'ETUDES DES TELECOMMUNICATIONS Centre Paris B CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Département TOAE CENTRE DE RECHERCHES EN PHYSIQUE DE L'ENVIRONNEMENT TERRESTRE ET PLANETAIRE NOTE TECHNIQUE CRPE/184 MODELISATION D'UN CANAL DE TRANSMISSION EN DIVERSITE D'ESPACE PENDANT LES PERIODES DE TRAJETS MULTIPLES par T. GHAHREMANI RPE/ETP 38-40 rue du Général Leclerc 92131 ISSY-LES-MOULINEAUX Le/Efirecteur G/50MMERIA Le Directeur Adjoint ^o!berthelier LISTE DE DIFFUSION SYSTEMATIQUE USTE COMPLEMENTAIRE CHET LAA/TSS/CMC DIFRANCESCO LAB/DIR PAPET-LEPINE MM. POITEVIN Directeur du CNET LAB/SMR/TCM PINAULT THABARD Directeur Adjoint LAB/MER/STA RENAN au Directeur du CNET des Programmes PAB/SHM BROSSARD BLOCH DICET PAB/SHM/PHZ THUE DICET PAB/STC/PSN MATTRET MME HENAFF DICET PAB/RPE/ETP GLOAGUEN PAB/RPE/TTD LEBLANC MM. PIGNAL PAB RAMAT PAB NOBLANC PAB-BAG ABOUDARHAM PAB-SHM LIN:* ' GRENOBLE HOCQUET PAB-STC THEBAULT PAB-STS DIR/SVP ARNDT MME PARIS PAB-RPE MM. BAUDIN PAB-RPE BERTHELIER PAB-RPE CCETT - RENNES BIC PAB-RPE CERISIER PAB-RPE DOCUMENTATION GENDRIN PAB-RPE LAVERGNAT PAB-RPE ROBERT PAB-RPE ROUX PAB-RPE EXTERIEUR SOMMERIA PAB-RPE TESTUD PAB-RPE ENST BIBLIOTHEQUE VIDAL-MADJAR PAB-RPE SAT-DTEL DAMBUN TRT DAOUT TRT RENARD CNRS ATFH LEGENDRE MM. BERROIR TOAE CHARPENTIER SPI MME SAHAL TOAE MM. COUTURIER INSU MME LEFEUVRE AD3 M. DUVAL AD5 CNES MMES AMMAR DEBOUZY MM. BAUDOIN FELLOUS HERNANDEZ (Toulouse) Bibliothèques CNET-SDI (3) CNET-EDB CNET-RPE (Issy) (5) CNET-RPE (St Maur) (2) Observatoire de Meudon CNRS-SA CNRS-INIST CNRS-LPCE AVANT-PROPOS Le texte de cette note reprend, avec des modifications mineures, celui de la Thèse de Doctorat de l'Université de Paris VII, soutenue par l'auteur le 11 octobre 1989. Le travail présenté s'inscrit dans le programme d'étude des effets des trajets multiples sur la propagation hertzienne, engagé à PAB/RPE en 1981. La présente étude utilise les données de la liaison expérimentale PACEM2 pour analyser le comportement statistique d'un canal hertzien en diversité d'espace. Après quelques rappels sur les phénomènes étudiés (chapitre 2) et une présentation de l'expérience (chapitre 3), on caractérise le comportement statistique du canal radioélectrique tant en ce qui concerne ses propriétés à fréquence fixe (chapitre 4) que la sélectivité en bande moyenne (chapitres 5 et 6). Après l'analyse d'un événement particulier mis en évidence au cours de l'étude (chapitre 7), on conclut par les perspectives qu'apporte le travail présenté. TABLE DES MATIERES CHAPITRE 1 - INTRODUCTION 1 CHAPITRE n - PRESENTATION DU PHENOMENE TRAJETS MULTIPLES 5 H.1 Généralités 5 n.2 Effets des trajets multiples sur les communications et moyens de lutte 7 11.3 Différentes approches d'étude du phénomène de trajets multiples 9 n.4 Définitions, notations et rappels 10 CHAPITRE m - PRESENTATION DE L'EXPERIENCE PACEM 111 17 IR.1 Objectifs scientifiques 17 m.2 Description générale de l'expérience 18 ILT.3 Méthode de mesure des fonctions de transfert dans l'expérience PACEM H 21 III.4 Traitement des données mesurées 22 CHAPITRE IV - STATISTIQUES A FREQUENCE FIXE SUR LES CANAUX SIMPLES ET LE CANAL EN DIVERSITE 25 IV.l Généralités 25 IV.2 Données utilisées 27 IV.3 Loi de distribution des niveaux reçus (canal simple) 28 IV.4 Nombre et durée des événements 29 IV.5 Loi de distribution des niveaux et nombre d'événements (diversité d'espace) 30 IV.6 Résultats expérimentaux 32 IV.7 Discussions et conclusions 54 CHAPITRE V - MODELISATION STATISTIQUE EN BANDE MOYENNE SUR UN CANAL SIMPLE ET LE CANAL EN DIVERSITE D'ESPACE 59 V.l Introduction 59 V.2 Démarche adoptée pour la modélisation en diversité 62 V.3 Modélisation des fonctions de transfert 63 V.4 Passage à la modélisation en diversité d'espace 77 V.5 Rappel des résultats antérieurs 79 CHAPITRE VI - ANALYSE DES DONNEES EN DIVERSITE D'ESPACE DE PACEM II PAR LE MODELE DE RUMMLER 87 VI.l présentation des données utilisées 88 VI.2 Modélisation de la densité de probabilité de 11 et 12 93 VI.3 Modélisation de la densité de probabilité de B, et B'2 94 VI.4 Comparaison des lois marginales des paramètres B\ et B'2 obtenues lors d'autres expériences 109 VI.5 Modélisation de la distribution des paramètres A, et A'2 112 VI.6) Cohérence d'ensemble du modèle obtenu 128 VI.7 Résultats du mois d'Octobre 1985 134 VI.8 Discussion sur la modélisation des lois statistiques en diversité 140 CHAPITRE VE - ETUDE DE L'EVENEMENT ATYPIQUE DU 5 JUIN 1985 145 VII.1 Introduction 145 VH.2 Aspect radioélectrique 145 VII.3 Aspect météorologique 149 Vn.4 Discussion 155 Vn.5 Conclusions - 157 CHAPITRE Vm - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 163 ANNEXE A - PRINCIPE DE MESURE DES FONCTIONS DE TRANSFERT 167 ANNEXE B - PRETRAITEMENT, STOCKAGE, CONTROLE ET UTILISATION DES DONNEES RADIOELECTRIQUES 169 ANNEXE C - COMPRESSION DES DONNEES CONSERVEES 175 ANNEXE D - STRUCTURE DES FICHIERS COMPRIMES 179 ANNEXE E - RESULTATS DE L'EXPERIENCE PACEM 1 181 ANNEXE F - MESURES METEOROLOGIQUES UTILISEES LORS DE L'EXPERIENCE PACEM il 183 BIBLIOGRAPHIE 185 1 CHAPITRE I INTRODUCTION Les faisceaux hertziens en visibilité directe constituent une technique de transmission d'information de point à point par propagation en espace libre. Cette technique est rendue possible par l'existence pour les ondes centimétriques d'antennes très directives de dimensions raisonnables. Dans certains cas, pendant la nuit, les basses couches atmosphériques, dans lesquelles ces ondes se propagent, présentent des propriétés réfractantes telles qu'il existe plusieurs trajets de propagation simultanés des ondes entre les antennes d'émission et de réception ; ces situations sont appelées situations de trajets multiples [CRA.1952]. Pendant les situations de trajets multiples, le signal reçu est affecté d'évanouissements sélectifs, c'est-à-dire que ses différentes composantes fréquentielles sont atténuées et déphasées différemment. Il peut en résulter une baisse inacceptable de la qualité de transmision, en particulier dans le cas des liaisons numériques à grand débit, et sur un bon nombre de liaisons, on doit adopter en conséquence des dispositifs de secours. Les responsables des services d'exploitation de faisceaux hertziens ont donc besoin d'une méthode de prévision des effets attendus des trajets multiples sur une liaison en fonction des caractéristiques de celle-ci (fréquence, longueur du bond, nature du terrain, dégagement de la liaison, climat, etc... ), afin de pouvoir définir quels dispositifs correcteurs sont nécessaires et sur quel bond pour satisfaire aux objectifs de qualité. L'objectif des études de propagation est de fournir une modélisation du milieu de propagation adaptée à l'établissement d'une telle méthode de prévision. La qualité de la liaison dépend bien évidemment à la fois des propriétés du milieu de propagation et des caratéristiques des équipements de transmission (puissance transmise, type de modulation, etc... ). Il est souhaitable, dans l'analyse des problèmes, de séparer ces deux aspects autant 2 que faire se peut, et en particulier le modèle de propagation doit être aussi indépendant que possible des équipements. Un très grand nombre d'études [CHR.1979], [MOR.1958], [BAR.1972], [DERE.1979] ont porté sur les propriétés statistiques du niveau du signal reçu à fréquence fixe en périodes de trajets multiples, (ainsi que sur le nombre et la durée des événements dépassant un seuil d'atténuation donné), pour lesquelles des formules semi-empiriques de prévision ont pu être établies, formules dont les coefficients dépendent de certaines caractéristiques de la liaison. Ces études sont indispensables puisqu'elles permettent de calculer l'occurrence des événements. Elles ne sont toutefois pas suffisantes pour le calcul de la qualité des liaisons dans la mesure où la source principale de perturbation est la sélectivité en fréquence des phénomènes ; les mesures à fréquence fixe ne donnent aucune information à cet égard. Parmi les différentes méthodes par lesquelles on cherche à caractériser les propriétés sélectives du canal de propagation, les travaux menés au CRPE dans le cadre du programme PACEM (Propagation en Air Clair Et Météorologie) ont privilégié celle qui cherche à construire un modèle statistique de propagation. Il s'agit de représenter la fonction de transfert du milieu de propagation sur la largeur de bande utile (quelques dizaines de MHz) par un modèle mathématique à petit nombre de paramètres, puis d'établir la loi de probabilité conjointe de ces paramètres, et enfin de déterminer comment cette loi de probabilité évolue suivant les caractéristiques de la liaison. Il a été montré que des modèles mathématiques à trois paramètres permettaient de donner une représentation satisfaisante des mesures [LAV.1985]. Un dispositif efficace pour combattre les trajets multiples, et auquel on a souvent recours est la diversité d'espace. Celui-ci consiste à utiliser deux antennes de réception séparées verticalement et à combiner astucieusement les deux signaux reçus. La probabilité pour que les signaux reçus sur les deux antennes soient gravement affectés simultanément est plus faible que uploads/Science et Technologie/ rp-10398.pdf

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