ITU-R F 1096-1 FRENCH-2011 Methods of calculating line-of-sight interference into fixed wireless systems to account for terrain scattering《地形散射给固定无线系统带来的视线干扰的计算方法》.pdf

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1、 Recommandation UIT-R F.1096-1(04/2011)Mthodes de calcul du brouillage en visibilit directe des systmes hertziens fixes compte tenu de la diffusion par le terrainSrie FService fixeii Rec. UIT-R F.1096-1 Avant-propos Le rle du Secteur des radiocommunications est dassurer lutilisation rationnelle, qui

2、table, efficace et conomique du spectre radiolectrique par tous les services de radiocommunication, y compris les services par satellite, et de procder des tudes pour toutes les gammes de frquences, partir desquelles les Recommandations seront labores et adoptes. Les fonctions rglementaires et polit

3、iques du Secteur des radiocommunications sont remplies par les Confrences mondiales et rgionales des radiocommunications et par les Assembles des radiocommunications assistes par les Commissions dtudes. Politique en matire de droits de proprit intellectuelle (IPR) La politique de lUIT-R en matire de

4、 droits de proprit intellectuelle est dcrite dans la Politique commune de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI en matire de brevets, dont il est question dans lAnnexe 1 de la Rsolution UIT-R 1. Les formulaires que les titulaires de brevets doivent utiliser pour soumettre les dclarations de brevet et doctr

5、oi de licence sont accessibles ladresse http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/fr, o lon trouvera galement les Lignes directrices pour la mise en uvre de la politique commune en matire de brevets de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI et la base de donnes en matire de brevets de lUIT-R. Sries des Recommandat

6、ions UIT-R (Egalement disponible en ligne: http:/www.itu.int/publ/R-REC/fr) Sries Titre BO Diffusion par satellite BR Enregistrement pour la production, larchivage et la diffusion; films pour la tlvision BS Service de radiodiffusion sonore BT Service de radiodiffusion tlvisuelle F Service fixe M Ser

7、vices mobile, de radioreprage et damateur y compris les services par satellite associs P Propagation des ondes radiolectriques RA Radio astronomie RS Systmes de tldtection S Service fixe par satellite SA Applications spatiales et mtorologie SF Partage des frquences et coordination entre les systmes

8、du service fixe par satellite et du service fixe SM Gestion du spectre SNG Reportage dactualits par satellite TF Emissions de frquences talon et de signaux horaires V Vocabulaire et sujets associs Note: Cette Recommandation UIT-R a t approuve en anglais aux termes de la procdure dtaille dans la Rsol

9、ution UIT-R 1. Publication lectronique Genve, 2011 UIT 2011 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralable de lUIT. Rec. UIT-R F.1096-1 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1096-1 Mthodes de calcul du brouillage en visibil

10、it directe des systmes hertziens fixes compte tenu de la diffusion par le terrain1(1994-2011) Champ dapplication La prsente Recommandation porte sur le calcul de lincidence de systmes la surface de la Terre sur les brouillages causs des systmes hertziens fixes. LAssemble des radiocommunications de l

11、UIT, considrant a) que le brouillage produit par dautres systmes hertziens fixes et par dautres services risque daffecter la qualit de fonctionnement dun systme hertzien fixe en visibilit directe; b) que la puissance du signal de lantenne mettrice dun systme peut se propager en visibilit directe dan

12、s le plan dun grand cercle et provoquer le brouillage de lantenne rceptrice dun autre systme; c) que la puissance du signal de lantenne mettrice dun systme peut se propager sous leffet dun phnomne de diffusion par des objets naturels ou artificiels prsents la surface de la Terre et provoquer le brou

13、illage de lantenne rceptrice dun autre systme; d) que les zones du terrain qui provoquent ce couplage brouilleur ne sont pas ncessairement proximit immdiate dun trajet le long du grand cercle, mais sont obligatoirement en visibilit directe tant de lantenne mettrice brouilleuse, que de lantenne rcept

14、rice du systme brouill; e) que la fraction de la puissance de brouillage qui rsulte du phnomne de diffusion par le terrain peut dpasser notablement la puissance brouilleuse qui suit le trajet dune antenne lautre le long du grand cercle; f) que des mthodes efficaces de calcul de la puissance brouille

15、use diffuse par le terrain ont t mises au point, recommande 1 que les effets de la diffusion par le terrain soient pris en compte, le cas chant, dans les calculs de la puissance de brouillage, lorsquil y a brouillage de lantenne rceptrice dun systme par les signaux de lantenne mettrice dun autre sys

16、tme et lorsquon se trouve simultanment ou non dans lun des cas suivants (Note 1): 1.1 il existe un trajet de propagation en visibilit directe entre lantenne mettrice du systme brouilleur et lantenne rceptrice du systme brouill; 1.2 des objets naturels ou artificiels prsents la surface du sol sont vi

17、sibles aussi bien de lantenne mettrice brouilleuse que de lantenne rceptrice brouille; 1La mthode de prvision, prconise dans la Recommandation UIT-R P.452 Mthode de prvision pour valuer les brouillages entre stations situes la surface de la Terre des frquences suprieures 0,1 GHz environ tablie par l

18、a Commission dtudes 3 des radiocommunications traite dautres mcanismes de propagation. 2 Rec. UIT-R F.1096-1 2 que les mthodes dcrites lAnnexe 1 soient utilises pour calculer la part du brouillage imputable la diffusion par le terrain. NOTE 1 Les mthodes de calcul dcrites dans la prsente Recommandat

19、ion ne prennent pas en compte les phnomnes de rflexion spculaire et de propagation par diffraction. Annexe 1 Brouillage des faisceaux hertziens provoqu par la diffusion par le terrain 1 Introduction La diffusion par le terrain sest avre un mcanisme particulirement efficace de couplage brouilleur ent

20、re deux systmes hertziens lorsque deux trajets se croisent et que le terrain lintersection est visible la fois de lantenne mettrice dun bond et de lantenne rceptrice de lautre. Dans ce cas, les lobes principaux des deux antennes sont coupls dans une zone commune du terrain et le brouillage est simil

21、aire celui cr par les chos de sol reus par un systme radar bistatique. Dans le pass, les calculs du brouillage entre systmes hertziens fixes utilisaient le mcanisme de propagation selon un arc proche de larc de grand cercle, qui comprend les trajets en visibilit directe, les effets de la rfraction a

22、tmosphrique, la diffraction par la surface de la Terre et la diffusion troposphrique. Ces techniques selon larc de grand cercle, combines un couplage des lobes latraux de lantenne ont permis par ailleurs pendant de nombreuses annes certaines administrations de dterminer les brouillages lintrieur des

23、 systmes et entre systmes hertziens fixes de Terre. Daprs les mesures faites ces dernires annes, la propagation sur larc du grand cercle contribue souvent pour une moindre part ce phnomne, par comparaison la diffusion par le terrain. Contrairement au brouillage entre systmes, les carts entre les prv

24、isions et les mesures sur larc du grand cercle se rduisent pour les brouillages lintrieur des systmes, le cas le plus frquent autrefois tant celui du brouillage entre deux bonds adjacents du mme trajet. Si lon considre un cas de brouillage impliquant une station terrienne et une station de Terre, le

25、 couplage peut se produire galement par lintermdiaire du faisceau principal de lantenne de la station de Terre, de la zone au voisinage de la station terrienne, et des lobes latraux de lantenne de la station terrienne. Suivant la configuration gomtrique en prsence, le mcanisme de brouillage dominant

26、 est soit la diffusion par le sol, soit le couplage suivant larc de grand cercle. 2 Modle mathmatique de diffusion par le terrain La puissance de brouillage Prtransmise par le mcanisme de la diffusion par le sol depuis une antenne mettrice dont la puissance rayonnante est Pt, peut tre calcule au moy

27、en de la formule relative au radar bistatique: ()2trrt e322trGGP =P dA4RR, (1) Rec. UIT-R F.1096-1 3 o les indices t et r se rapportent respectivement lmetteur et au rcepteur, G(, ), les valeurs respectives des gains en puissance des antennes dans la direction des diffuseurs de la zone lmentaire de

28、diffusion d Ae, lazimut et langle dlvation, mesurs par rapport laxe de lantenne (voir la Fig. 1), Rtet Rrles trajets obliques depuis les antennes jusqu llment de zone de diffusion, la longueur donde, et le cfficient de diffusion, indiquant la quantit dnergie incohrente diffuse par llment de zone. Ll

29、ment de zone d Aeest la plus petite surface de la zone de diffusion mesure perpendiculairement aux vecteurs dfinissant le trajet oblique allant de lmetteur au rcepteur. La formule (1) suppose labsence de cohrence des champs diffuss partir de diffrents objets ou de diffrentes zones et sous-entend que

30、 la rgion contient toutes les rgions lmentaires qui contribuent la rception de lnergie diffuse. Dans le calcul de lintgrale pour une fraction de la surface de la terre, il faut tenir compte de loccultation de chaque lment de zone; en effet seules les rgions non ombrages, visibles de lantenne mettric

31、e comme de lantenne rceptrice, y contribueront. La comparaison des valeurs mesures et calcules du brouillage a montr quil tait possible de supposer un cfficient de dispersion modifi constant lintrieur de zones relativement tendues. Le Tableau 1 donne des valeurs types du cfficient qui ont t tablies

32、par une administration en ce qui concerne diffrents couverts terrestres. FIGURE 1 Diffusion par le terrain F.1096-01Portion du terrainEmetteurRtRrRcepteurPortion de diffuseur lmentairevisible la fois de lmetteur et du rcepteur4 Rec. UIT-R F.1096-1 TABLEAU 1 Type de diffuseur (dB) Types de couvert te

33、rrestre (base de donnes des Etats-Unis dAmrique) quartier rsidentiel urbain zone de commerces et de services fort feuilles caduques fort mlange 8 7 16 20 Structures artificielles (base de donnes de la Federal Aviation Administration) 10,4 Lintgrale permettant de calculer la puissance de brouillage (

34、1) peut tre exprime sous forme dune somme finie: () ()() ()tirirt ie,i22tiriGpGpP=C ARpRp(2) 23(4 )ttCP=(3) formule dans laquelle: i: cfficient de la ime cellule pi: centre de la cellule et Ae,i: surface quivalente de la ime cellule de lunivers de cellules . Les mesures de brouillage faites une frqu

35、ence fixe indiquent gnralement des variations en fonction du temps autour de la valeur moyenne calcule laide de la formule (2). Cela vient du mouvement des objets diffusants, tels que les arbres et la vgtation, ou de fluctuations dans le temps des conditions atmosphriques, qui peuvent induire des va

36、riations damplitude et de phase entre les signaux diffuss par les diffrentes zones de diffusion. De manire analogue, on observe des variations autour de la mme valeur moyenne lorsquon change la frquence porteuse utilise pour lexprience. Heureusement, dans le cas du brouillage entre faisceaux hertzie

37、ns numriques, seule la valeur moyenne donne par la formule (2) est importante. Par ailleurs, si la porteuse de grande intensit dun signal MF faible indice est la source de brouillage, il faut alors tenir compte des variations de cette porteuse au-dessus de la valeur moyenne (surchamps). 2.1 Applicat

38、ion du modle Des considrations pratiques de moyens informatiques ont pour effet de limiter les dimensions de la partie de la rgion sur laquelle lintgrale doit tre calcule. Une mthode consiste prendre comme domaine dintgration une zone dlimite la surface de la Terre par un quadrilatre dfini par linte

39、rsection dun secteur azimutal centr sur laxe de lantenne mettrice brouilleuse, avec un secteur azimutal centr sur laxe de lantenne rceptrice brouille. La Fig. 2 reprsente une zone ainsi dfinie, lorsque le trajet de la station 1 la station 4 croise celui qui va de la station 3 la station 2 conduisant

40、 au brouillage de la station 2 par la station 1 par diffusion par le terrain. Les secteurs en question seraient centrs sur lazimut du faisceau principal des antennes correspondantes et pourraient englober les azimuts pour lesquels le gain de directivit dans la direction azimutale reste infrieur, dis

41、ons de 30 dB, au gain maximum. Le 3.1 dcrit le processus de calcul de lintgrale de brouillage sur une rgion ainsi dfinie. Rec. UIT-R F.1096-1 5 Les techniques de bornage offrent un moyen moins arbitraire, plus prcis et plus efficace pour valuer la puissance brouilleuse diffuse. Puisque la plus grand

42、e partie de lnergie reue, pralablement diffuse par le terrain, provient gnralement des zones voisines de lintersection des faisceaux principaux des antennes brouilleuse et brouille, cest uniquement au voisinage de cette rgion quune intgration prcise est indispensable. Un calcul de borne suprieure pe

43、rmet de dterminer la contribution du reste de lunivers . Le 3.2 montre comment appliquer les techniques de bornage. Un lment de terrain ne peut avoir une contribution non nulle lintgrale de la puissance de brouillage qu condition de ne pas tre occult. Autrement dit, il doit obligatoirement tre visib

44、le la fois de lantenne mettrice et de lantenne rceptrice. Lvaluation de loccultation dun lment de zone exige la prise en compte des phnomnes de macro et de micro-occultation. On dit quil y a macro-occultation lorsquun lment nest pas visible parce quil est cach par un terrain qui le surplombe et qui

45、se trouve plus prs de lune des deux antennes; on dit quil y a micro-occultation si llment est orient de telle sorte quil ne prsente aucune surface quivalente Ae,ivis-vis de lune des deux antennes. La dfinition des caractristiques permettant de dterminer sil y a micro ou macro-occultation dun lment d

46、e terrain figure respectivement aux 4.1 et 4.2 FIGURE 2 Gomtrie du couplage brouilleur 3214RL XT 22 116 Rec. UIT-R F.1096-1 On suppose ci-dessous quil existe des cartes numriques des hauteurs fiables de la zone o se trouve le domaine dintgration. Ces donnes se prsentent sous la forme des valeurs de

47、hauteurs pour une srie de points dfinis dans des cordonnes godsiques de latitude et de longitude. Il existe certes des donnes cartographiques haute rsolution fondes sur des intervalles angulaires de 3 secondes darc, mais lutilisation de donnes correspondant des intervalles de 15 secondes darc permet dobtenir une prcision adquate. Les diagrammes de rayonnement utiliss dans les calculs reposent frquemment sur des mesures regroupes dans des tables dexploration informatises ou peuvent tre des expressio