ITU-R F 1093-2 FRENCH-2006 Effects of multipath propagation on the design and operation of line-of-sight digital fixed wireless systems《视距数字固定无线系统设计和运行中多路传播的影响》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1093-2 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1093-2*Effets de la propagation par trajets multiples sur la conception et le fonctionnement des systmes hertziens fixes numriques en visibilit directe (Question UIT-R 122/9) (1994-1997-2006) Domaine de comptence A partir de renseignements puiss dans les

2、 textes publis par la Commission dtudes 3 des radiocommunications et de mesures faites par les administrations, la prsente Recommandation a pour objet dexposer les phnomnes de propagation qui ont une incidence sur la conception et le fonctionnement des faisceaux hertziens numriques. LAnnexe 1 expliq

3、ue en quoi les vanouissements par trajets multiples sont le principal facteur de propagation qui influe sur le fonctionnement des faisceaux hertziens numriques exploits des frquences infrieures 10 GHz environ. Elle porte galement sur la faon dont les techniques de diversit et dgalisation adaptative

4、peuvent rduire la dgradation subie par les canaux. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que lvanouissement d la propagation par trajets multiples entrane parfois une distorsion et une rduction de la puissance des signaux reus sur les trajets en visibilit directe et, en consquence

5、, provoque une dgradation de la qualit de fonctionnement des systmes hertziens fixes (FWS); b) que la Recommandation UIT-R P.530 fournit des donnes et des mthodes pour la prvision de la propagation et la planification des trajets pour les systmes FWS; c) quil existe des contre-mesures permettant dat

6、tnuer les effets des vanouissements par trajets multiples sur la qualit de fonctionnement des systmes, notamment la rception en diversit et lgalisation adaptative; d) quil est ncessaire dutiliser des mthodes permettant danalyser les effets des vanouissements par trajets multiples sur le taux derreur

7、 des systmes FWS pour comparer des variantes de conception, recommande 1 dinclure des mesures prventives de lutte contre les vanouissements par trajets multiples dans les faisceaux hertziens, le cas chant, afin damliorer la qualit en matire derreur; 2 de sinspirer des mthodes dcrites dans lAnnexe 1

8、pour la planification des liaisons radio-lectriques. *La prsente Recommandation devrait tre porte lattention de la Commission dtudes 3 des radiocommunications. 2 Rec. UIT-R F.1093-2 Annexe 1 Effets de la propagation par trajets multiples sur la conception et le fonctionnement des systmes hertziens f

9、ixes numriques en visibilit directe 1 Introduction A partir de renseignements puiss dans les textes publis par la Commission dtudes 3 des radiocommunications et de mesures faites par les administrations, la prsente Annexe a pour objet dexposer les phnomnes de propagation qui ont une incidence sur la

10、 conception et sur le fonctionnement des faisceaux hertziens numriques. La premire partie de lAnnexe 1 explique en quoi les vanouissements par trajets multiples sont le principal facteur de propagation qui influe sur le fonctionnement des faisceaux hertziens numriques exploits des frquences infrieur

11、es 10 GHz environ. Les paragraphes qui suivent examinent comment les techniques de diversit et dgalisation adaptative peuvent rduire la dgradation subie par les canaux. On y trouve, pour terminer, une prvision de la qualit de fonctionnement des faisceaux hertziens en fonction de facteurs prcdemment

12、voqus. Le Manuel sur les faisceaux hertziens numriques contient des renseignements plus dtaills sur lapplication des directives fournies dans la prsente Annexe. 2 Considrations relatives la propagation Les textes tablis par la Commission dtudes 3 des radiocommunications contiennent une somme de rens

13、eignements sur les phnomnes de propagation dont il convient de tenir compte pour la conception et la mise en oeuvre des faisceaux hertziens. En particulier, la Recommandation UIT-R P.530 sintresse spcialement aux donnes de propagation et aux mthodes de prvision pour les faisceaux hertziens visibilit

14、 directe. Cette Recommandation prsente les renseignements selon les effets de propagation tudier. Les renseignements mtorologiques pertinents concernant les mcanismes de propagation sont donns dans dautres Recommandations de la Srie P et notamment dans les Recommandations UIT-R P.834 et UIT-R P.676.

15、 Les conditions de propagation varient dun mois lautre et dune anne lautre, et la probabilit dapparition de ces phnomnes peut varier de plusieurs ordres de grandeur. En consquence, il faut parfois entre trois et cinq annes pour formuler des conclusions adquates sur les rsultats dune exprience de pro

16、pagation. Toutefois, lorsquil sagit dtablir les caractristiques des systmes, on ne dispose pas toujours dun dlai aussi important, raison pour laquelle des modles de variabilit de certains paramtres ont t examins dans la Recommandation UIT-R P.841. A partir de renseignements sur la propagation, il a

17、t tabli que, pour un trajet bien conu, non expos des vanouissements par diffraction ou des rflexions sur le sol, la propagation par trajets multiples est le facteur dominant lorigine des vanouissements au-dessous de 10 GHz. Au-dessus de cette frquence, les effets des prcipitations ont de plus en plu

18、s tendance dterminer la longueur acceptable du trajet en fonction des objectifs de disponibilit fixs pour le faisceau hertzien. La rduction de la longueur du trajet quimpose une lvation de la frquence diminue la gravit des vanouissements par trajets multiples. Normalement, les deux principales cause

19、s dvanouissements sexcluent mutuellement. Vu la distinction faite entre disponibilit et objectifs de qualit en matire derreur, on peut dire que les prcipitations contribuent essentiellement lindisponibilit alors que la propagation par trajets multiples influe surtout sur la qualit en matire Rec. UIT

20、-R F.1093-2 3 derreur. Un autre effet des prcipitations, la rtrodiffusion due la pluie, peut intervenir dans le choix de la disposition des canaux radiolectriques. Les effets de propagation dus diverses formes de prcipitations ne sont gnralement pas dispersifs en frquence alors que la propagation pa

21、r trajets multiples provoque par les couches de la troposphre peut ltre, ce qui risque de provoquer une grave distorsion des signaux porteurs dinformation. Le dveloppement rapide quont connu les systmes numriques de tlcommunication a ncessit une meilleure comprhension de ces effets et a conduit trou

22、ver des solutions pour y remdier. 3 Mesures prventives pour lutter contre les effets de propagation Deux types de mesures prventives sont couramment employs pour lutter contre la distorsion de propagation: les techniques de diversit et les galiseurs de canaux adaptatifs, qui sefforcent de lutter con

23、tre les affaiblissements et les distorsions imputables au milieu de propagation. Lefficacit dune contre-mesure applique lvanouissement sexprime, en gnral, par un coefficient damlioration. Sur un trajet unique, le coefficient damlioration est le rapport du temps dinterruption (voir la Note 1) sans co

24、ntre-mesure et du temps dinterruption avec contre-mesure. Le coefficient damlioration dpend du seuil dinterruption choisi. NOTE 1 Le temps dinterruption est une expression gnrale indiquant la dure pendant laquelle le systme dpasse un seuil de taux derreur binaire (TEB) choisi. 3.1 Techniques de dive

25、rsit Les techniques les plus rpandues sont la diversit de frquence et la diversit despace. Les Recommandations UIT-R F.752 et UIT-R P.530 ainsi que le Manuel Faisceaux hertziens numriques (dition 1996) prsentent dautres techniques. 3.1.1 Diversit despace La diversit despace est une des mthodes les p

26、lus efficaces de lutte contre les vanouissements dus aux trajets multiples. Pour les faisceaux hertziens numriques, ce sont les objectifs de qualit qui peuvent tre difficiles atteindre en raison des distorsions que les effets des trajets multiples provoquent sur les signaux, et la conception des fai

27、sceaux hertziens doit alors souvent reposer sur un recours la diversit despace. Dans les systmes utilisant la diversit despace, il est rare que les signaux reus par deux antennes sparation verticale subissent simultanment des vanouissements profonds. Le facteur damlioration susceptible dtre obtenu p

28、our un systme laide de ces deux signaux dpend la fois des facteurs de propagation et de la configuration du faisceau hertzien, cest-dire de sa vulnrabilit par rapport aux pertes de puissance et la distorsion due aux trajets multiples que subissent les signaux ainsi qu la mthode utilise pour le trait

29、ement des signaux. Afin dvaluer les amliorations que peut offrir la diversit despace, on utilise couramment le facteur damlioration des vanouissements sur une seule frquence (voir la Recommandation UIT-R P.530) ou des moyens analogues vrifis pour les applications rgionales, en particulier lorsquil s

30、agit de considrations relatives au bruit thermique dans le calcul des probabilits dinterruption (voir le 4). En rduisant lapparition effective des vanouissements profonds, la diversit despace permet de rduire les effets de diffrents types de brouillages, parmi lesquels on citera en particulier les e

31、ffets court terme des brouillages causs par les canaux polarisations croises oprant sur la mme frquence ou sur des frquences adjacentes, les effets des brouillages occasionns par dautres systmes et ceux des brouillages propres au systme considr. 4 Rec. UIT-R F.1093-2 La dispersion damplitude linaire

32、 (LAD) est une composante importante de la distorsion des signaux et des effets de diaphonie de quadrature qui peut tre rduite par lemploi de la diversit despace. Des mthodes de combinaison spcialement conues pour rduire au minimum la LAD (voir la Recommandation UIT-R F.752) comptent parmi celles qu

33、i sont particulirement efficaces contre ces distorsions. Lamlioration obtenue par la diversit despace dpend de la manire dont les deux signaux sont traits dans le rcepteur. Les commutateurs sans -coup et les combineurs variation de phase sont deux exemples de techniques (voir la Recommandation UIT-R

34、 F.752). Le commutateur sans -coup assure la commutation vers le rcepteur dont loeil est le plus ouvert ou dont le taux derreur est le moins lev, et les combineurs utilisent, soit la mme phase, soit divers types dalgorithmes qui ont pour effet de rduire la dispersion au minimum. La commutation sans

35、-coups et la combinaison utilisant la mme phase prsentent des facteurs damlioration trs semblables. 3.1.2 Diversit de frquence Lamlioration par diversit de frquence sur un bond de faisceaux hertziens numriques configuration 1 + 1 dpend de la corrlation qui existe entre les dgradations (profondeur dv

36、anouissement, dispersion de lamplitude et dispersion du temps de propagation de groupe par exemple) dans les deux canaux radiolectriques. Les rsultats de certaines expriences indiquent quil existe une faible corrlation de dispersion damplitude entre deux canaux de 30 MHz espacs de 60 MHz. La meilleu

37、re amlioration dcoulant de la mthode par diversit de frquence peut gnralement tre obtenue laide de la diversit de frquence bandes croises. Dans les systmes N + 1, lamlioration obtenue par diversit de frquence qui est applicable un canal actif est inversement proportionnelle au nombre de canaux en se

38、rvice. Lorsque lon envisage de faire appel la diversit de frquence dans une section de commutation comportant plusieurs bonds, il convient de tenir compte du fait que lamlioration obtenue par diversit de frquence dpend de la corrlation de la dgradation qui existe entre les canaux radiolectriques dun

39、 mme bond et de celle qui existe dans les autres bonds qui constituent la section de commutation. Pour obtenir lamlioration attendue avec la mthode par diversit de frquence dans des faisceaux hertziens numriques, il faut disposer dun systme de commutation sans -coups. En outre, la procdure globale d

40、e commutation doit tre effectue avant lapparition dune dgradation sensible du canal utilis. Un temps de rponse de lordre de 10 ms ou moins est convenable. 3.2 Egalisation adaptative des canaux Sous une certaine forme, un dispositif dgalisation du rcepteur est gnralement ncessaire dans le canal radio

41、lectrique. Lgaliseur doit tre dot dune commande adaptative pour suivre les variations des caractristiques de transmission mesure que les conditions de propagation voluent. Les techniques dgalisation employes peuvent se rpartir en deux groupes, selon que leur mode de fonctionnement est dcrit plus nat

42、urellement dans le domaine des frquences ou dans celui du temps, savoir: galisation dans le domaine frquentiel et galisation dans le domaine temporel. 3.2.1 Egalisation du domaine frquentiel Ce type dgaliseur comprend un ou plusieurs rseaux linaires dont les rponses aux amplitudes et aux temps de pr

43、opagation de groupe permettent de compenser les dgradations de transmission qui semblent les plus susceptibles dentraner une dtrioration de la qualit de fonctionnement du faisceau hertzien pendant les priodes dvanouissements dus une propagation par trajets multiples. Rec. UIT-R F.1093-2 5 3.2.2 Egal

44、isation dans le domaine temporel Avec les faisceaux hertziens numriques, on peut considrer que le traitement des signaux dans le domaine temporel est la technique dgalisation la plus indique puisquelle vise combattre directement les brouillages intersymboles. Linformation de commande est obtenue par

45、 corrlation du brouillage qui apparat linstant de dcision avec les divers symboles adjacents qui en sont lorigine et sert rgler les lignes de retard prises multiples pour fournir les signaux de suppression appropris. Ce type dgaliseur permet de traiter simultanment et indpendamment les distorsions q

46、ue les variations damplitude et de temps de propagation de groupe provoquent dans le canal o se produit lvanouissement, ce qui assure une compensation des caractristiques soit phase minimale soit phase non minimale. Dans les faisceaux hertziens employant la modulation en quadrature, on sait que les

47、effets fortement perturbateurs des vanouissements sont lis la diaphonie quengendrent les asymtries dans les voies. Ainsi donc, pour bien remplir son rle, il faut quun galiseur dans le domaine du temps puisse fournir les moyens de compenser les distorsions de quadrature. 3.2.3 Facteurs permettant damliorer la qualit de fonctionnement Les interruptions de fonctionnement des faisceaux hertziens numriques sont provoques par la combinaison de trois grands types de dgradations: les brouillages, le bruit thermique et la distorsion du signal; lgalisation ne donne gnralement de bon