ITU-R F 1101 FRENCH-1994 CHARACTERISTICS OF DIGITAL RADIO-RELAY SYSTEMS BELOW ABOUT 17 GHz《运行在约低于17 GHz的数字无线电中继系统的特征》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1101 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1101*Caractristiques des systmes hertziens fixes numriques fonctionnant des frquences infrieures 17 GHz environ (Question UIT-R 135/9) (1994) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est prfrable de dfinir certains aspects des caractri

2、stiques des systmes hertziens fixes numriques fonctionnant des frquences infrieures 17 GHz environ, afin de faciliter la conception des systmes; b) que les caractristiques des systmes hertziens fixes numriques sont dtermines par le dbit binaire brut, la mthode de modulation, les techniques de modela

3、ge du spectre, la sensibilit aux brouillages et dautres facteurs; c) que les techniques adaptatives offrent des moyens efficaces de compenser les conditions de propagation dfavorables et de rduire les brouillages dans certaines circonstances. Ces techniques conviennent tout particulirement aux faisc

4、eaux grande largeur de bande ainsi quaux faisceaux sur lesquels sont utilises des mthodes de modulation complexes; d) que la modulation plusieurs tats est une mthode prouve qui permet damliorer lefficacit dutilisation du spectre; e) que, lorsque lefficacit dutilisation du spectre ne pose pas un prob

5、lme majeur, des mthodes de modulation plus simples (jusqu 4 tats) peuvent galement tre envisages pour les faisceaux faible et moyenne capacit, recommande 1 que les facteurs indiqus dans lAnnexe 1 soient pris en considration lors de la conception de systmes hertziens fixes numriques fonctionnant en d

6、essous de 17 GHz environ. NOTE 1 Les lments de la prsente Recommandation nont quune valeur indicative. Il nest pas ncessaire que les systmes hertziens fixes numriques possdent toutes les caractristiques numres ici, mais lune ou plusieurs dentre elles peuvent tre utilises, selon lapplication considre

7、. _ *La Commission dtudes 9 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2002 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R F.1101 ANNEXE 1 Facteurs prendre en compte lors de la conception de systmes hertziens fixes numriques fonctio

8、nnant en dessous de 17 GHz 1 Classification des systmes hertziens fixes numriques On peut distinguer diffrentes catgories de systmes hertziens fixes numriques: systmes hertziens fixes de petite capacit pour la transmission de signaux numriques des dbits binaires bruts ne dpassant pas 10 Mbit/s; syst

9、mes hertziens fixes de capacit moyenne pour la transmission de signaux numriques des dbits binaires bruts compris entre 10 et 100 Mbit/s; systmes hertziens fixes de grande capacit pour la transmission de signaux numriques des dbits binaires bruts suprieurs 100 Mbit/s. 2 Facteur de propagation prdomi

10、nant La qualit en matire derreur et la disponibilit sont des proprits reprsentatives des systmes hertziens fixes numriques. En ce qui concerne les caractristiques des trajets de propagation, il y a prdominance de laffaiblissement d la pluie au-dessus de 17 GHz environ, et prdominance de la distorsio

11、n due aux trajets multiples au-dessous denviron 10 GHz. Pour cette raison, la conception des systmes hertziens fixes numriques devrait se faire essentiel-lement sur la base de lindisponibilit aux frquences suprieures 17 GHz, et de la qualit en matire derreur au-dessous de 10 GHz environ, alors quil

12、faudrait considrer les deux critres dans la gamme comprise entre 10 et 17 GHz. 3 Techniques de modulation et de codage Les techniques de modulation et de codage utilises ont une importance particulire en matire de transmission par systmes hertziens fixes. Le codage consiste transformer le format des

13、 signaux reprsentant lalphabet en fonction du type de synchronisation, introduire partir des lments de redondance, selon le systme de protection contre les erreurs ou de dtection des erreurs utilis (correction derreur directe) et modeler le spectre, pour satisfaire aux conditions dinterface avec le

14、systme ou la voie de transmission. La modulation consiste insrer les informations se trouvant dans le signal de bande de base dans une porteuse radiofrquence. On y parvient gnralement en effectuant un seul changement ou une combinaison de changements dans la phase, la frquence ou lamplitude de la po

15、rteuse. 3.1 Comparaison de quelques mthodes de modulation On peut thoriquement comparer des mthodes de modulation diffrentes daprs leur largeur de bande de Nyquist et leur rapport normalis porteuse/bruit. Dans la conception des systmes, on doit considrer en revanche le rapport porteuse/bruit rel (ce

16、st-dire tenant compte de toutes les imperfections). LAppendice 1 contient des renseignements dtaills ce sujet. Rec. UIT-R F.1101 3 3.2 Mthodes de modulation Le choix de la mthode de modulation doit se faire en fonction des impratifs techniques. Lorsque, par exemple, lefficacit dutilisation du spectr

17、e ne pose pas de grave problme, ou que la tolrance contre le brouillage est leve, il y a lieu de recourir une mthode de modulation simple. Les mthodes dites simples se caractrisent comme suit: exploitation facile dans toutes les bandes de frquences, rsistance aux effets de propagation, tolrance leve

18、 contre tous les types de brouillage, gains de systme levs. En revanche, les mthodes de modulation tats multiples donnent une meilleure efficacit dutilisation du spectre sur un trajet et sont ainsi particulirement indiques pour les rseaux interurbains, les rseaux de jonction et les rseaux daccs de c

19、apacit. Avec les mthodes de modulation MAQ, un choix judicieux de la structuration du signal permet de rduire les distorsions non linaires tout en conservant un systme assez simple. A considrer les valeurs requises pour le rapport porteuse/bruit avec le mme TEB lorsque lon passe dune modulation 16 t

20、ats une modulation 512 tats, par exemple, il apparat ncessaire damliorer notablement la puissance de crte, la puissance moyenne et le rapport puissance de crte/puissance moyenne do la ncessit dutiliser des critres plus stricts pour lamplificateur haute puissance, et, dans beaucoup de cas, de prendre

21、 des mesures de linarisation (prdistorsion par exemple). 3.3 Codage des donnes et correction derreur Pour amliorer la tolrance du modem face diverses sources de dgradation du rapport porteuse/bruit, on peut utiliser, dans les systmes modulation tats multiples, des techniques de codage des donnes et

22、de correction derreur. Lapplication dun codage avec correction derreur directe permet par ailleurs de rduire les erreurs binaires rsiduelles. Divers types de codes sont utiliss dans les mthodes de modulation tats multiples. Il faut noter quun codage haut rendement est ncessaire dans toutes les appli

23、cations bande limite. 3.3.1 Correction derreur directe Il existe plusieurs techniques de correction derreur. Lune repose sur un code de correction derreur (code complet, code convolution) avec insertion de bits de parit redondants dans la composante temps. Dans la mthode conventionnelle de correctio

24、n derreur directe (sans voie de retour), les donnes entrantes passent par un codeur qui ajoute des bits de parit redondants. Combins, linformation et les bits de parit sont ensuite moduls et puis transmis. A la rception, une logique fixe est applique symbole par symbole aux symboles dmoduls. Ces sym

25、boles sont alors dcods, ce qui permet dextraire les bits dinformation corrigs sur la base des bits de parit. 3.3.2 Modulation avec codage Cette technique combine le codage et la modulation, alors que ces deux oprations sont effectues sparment dans la mthode conventionnelle. Des bits de redondance so

26、nt insrs dans les lments multitats des constellations de signaux transmis (voir lAppendice 1). Cest ce que lon appelle la 4 Rec. UIT-R F.1101 modulation avec codage, dont il existe diverses variantes modulation code complet (MCC), modulation codage en treillis (MCT), modulation avec codage niveaux m

27、ultiples (MCNM), etc. Dans la modulation MCC, le codage porte sur plusieurs niveaux, alors que la modulation MCT nutilise que des codes de convolution. Par ailleurs, diffrents codes peuvent tre appliqus chaque niveau dans la modulation MCNM, qui peut donc tre considre comme un concept gnral reposant

28、 sur la modulation MCC et, dans une certaine mesure, la modulation MCT. Ces systmes de modulation se traduisent par une plus grande complexit au niveau du rcepteur, et impliquent un dcodeur dcision progressive et probabilit maximale. Les Tableaux 1a et 1b donnent des indications relatives la qualit

29、de fonctionnement attendue. Le systme de signalisation rponse partielle, parfois dnomm systme duobinaire ou corrlatif, sapparente la modulation MCT. Lintroduction, dans la voie, dune quantit limite de brouillages entre symboles ou de redondance largit la constellation de signaux sans accrotre la lar

30、geur de bande occupe par les donnes transmises. Diverses mthodes exploitent cette redondance pour dtecter puis corriger les erreurs, offrant ainsi une meilleure qualit de fonctionnement (ce procd est connu sous lappellation dtection de la zone dambigut ou DZA). LAppendice 2 contient des informations

31、 additionnelles sur les modulations MCC, MCT et MCNM, ainsi que sur la rponse partielle avec DZA. 4 Efficacit dutilisation du spectre des frquences radiolectriques Lefficacit dutilisation du spectre des frquences radiolectriques facteur important dont il faut tenir compte lors de llaboration des sys

32、tmes hertziens fixes numriques se mesure en termes dinformations transfres sur une certaine distance, de largeur de bande utilise, despace gomtrique (gographique) occup et de priodes de temps interdites aux autres utilisateurs. Lutilisation, U, est dfinie par lquation suivante: U = BRF S T o: BRF: l

33、argeur de bande radiolectrique utilise S : espace gomtrique radiolectriquement occup (pour les systmes hertziens fixes il sagit en gnral dune surface) T : temps. Lefficacit dutilisation, E, dans le cas dun systme en fonctionnement continu, rpond lquation suivante: E = 2 N B BRF So: N : nombre total

34、de voies aller et retour de la bande radiolectrique BRFB : dbit binaire brut du canal. Dans le cas dartres multivoies isoles longue distance grande ou moyenne capacit, o lon matrise bien les rayonnements non essentiels et o les facteurs espace et temps peuvent tre ngligs, lefficacit dutilisation du

35、spectre se ramne lefficacit dutilisation de la largeur de bande, EB: EB= 2 N B BRFo N exprime les deux polarisations sur le trajet. Rec. UIT-R F.1101 5 On voit que les mthodes de modulation tats multiples amliorent lefficacit dutilisation de la largeur de bande, car elles permettent une augmentation

36、 de B. La Recommandation UIT-R SM.1046 contient des renseignements dtaills ce sujet. 5 Bases techniques des dispositions mme canal et alterne pour systmes hertziens fixes numriques 5.1 Paramtres applicables Ce sujet est trait dans le 2 du recommande de la Recommandation UIT-R F.746. 5.2 Filtrage de

37、mise en forme Le filtrage de mise en forme de la voie peut tre effectu en principe sur les frquences de la bande de base, les frquences intermdiaires ou les frquences radiolectriques. Il doit tre conu de manire limiter le chevauchement de parties adjacentes du spectre. En gnral, les filtres de lmett

38、eur et du rcepteur, qui sont utiliss pour limiter le brouillage sur le canal adjacent et la largeur de bande de bruit du rcepteur, sont dune conception proche du filtre de Nyquist de mise en forme coupure progressive en cosinus surlev, qui thoriquement ne donne lieu aucun brouillage entre les symbol

39、es. Le facteur de dcroissance, , dun tel filtre de Nyquist, peut tre choisi en fonction du fait que la relation suivante sapplique dans des conditions thoriques dabsence de brouillage: x 1 o x dsigne la largeur dun canal radiolectrique normalis par rapport la frquence des symboles. Dans la pratique,

40、 les applications seront dfinies par compromis entre le niveau de brouillage admissible compte tenu du format de modulation choisi, le rapport puissance de crte/puissance moyenne de la porteuse (comme indiqu dans lAppendice 1) et la marge temporelle permettant de prvenir les brouillages entre symbol

41、es. 6 Bases techniques des objectifs de qualit de fonctionnement et de disponibilit pour les systmes hertziens fixes numriques utilisant la modulation tats multiples Les mthodes de modulation tats multiples, appliques aux systmes hertziens fixes numriques de grande capacit, permettent dutiliser avec

42、 efficacit la ressource limite que constitue le spectre des frquences radiolectriques. Mais, mesure que le nombre dtats de modulation augmente, la qualit de fonctionnement du modem et des systmes hertziens fixes se trouve dgrade par divers facteurs, en particulier: la stabilit des circuits de synchr

43、onisation des porteuses, les distorsions damplitude dues au trajet de transmission, les distorsions dues la saturation de lamplificateur de grande puissance, les brouillages dus dautres systmes (canaux adjacents, satellite, trajets adjacents, etc.), vanouissements dus la propagation par trajets mult

44、iples. 6 Rec. UIT-R F.1101 Il est donc ncessaire de rechercher les mcanismes qui sont lorigine de ces dgradations et de mettre au point des contre-mesures appropries. A cette fin, il convient dtudier les questions suivantes. Des dtails supplmentaires sont fournis dans la Recommandation UIT-R F.1093.

45、 6.1 Facteurs dont dpend la qualit en matire dereur La distorsion des formes donde et le bruit d au brouillage en prsence dvanouissements par trajets multiples sont prdominants dans la dtermination des secondes gravement entaches derreurs pour les systmes hertziens fixes numriques fonctionnant des f

46、rquences infrieures 10 GHz environ. Ces deux facteurs doivent tre pris en compte dans la conception de ces systmes. On trouvera ci-aprs une brve introduction aux nombreuses mthodes utilises pour valuer les effets de la propagation sur le fonctionnement des systmes hertziens fixes numriques. 6.2 Vuln

47、rabilit aux vanouissements par trajets multiples 6.2.1 Signatures du systme Les systmes hertziens fixes numriques sont particulirement affects par le caractre slectif en frquence des vanouissements dus la propagation par trajets multiples. Les effets des vanouis-sements sur un systme hertzien fixe peuvent se caractriser par une signature de systme. Des mthodes numriques avec simulation par ordinateur pourraient tre utiles pour calculer la si