ITU-R F 1337 FRENCH-1997 FREQUENCY MANAGEMENT OF ADAPTIVE HF RADIO SYSTEMS AND NETWORKS USING FMCW OBLIQUE-INCIDENCE SOUNDING《使用调频连续波(调频CW)斜入射探测的自适应(高频(HF))无线电系统和网络的频率配置》.pdf

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1、Rec. UIT-R F.1337 1RECOMMANDATION UIT-R F.1337*GESTION DES FRQUENCES POUR LES SYSTMES ET RSEAUXDE RADIOCOMMUNICATION ADAPTATIFS ONDES DCAMTRIQUESUTILISANT LE SONDAGE SOUS INCIDENCE OBLIQUE PAR ONDESENTRETENUES MODULES EN FRQUENCE(Question UIT-R 205/9)(1997)Rec. UIT-R F.1337LAssemble des radiocommuni

2、cations de lUIT,considranta) quil est ncessaire doffrir des services de communication en ondes dcamtriques de haute fiabilit;b) que les frquences disponibles en ondes dcamtriques, pour la transmission de signaux vocaux et de donnes,sont limites;c) que les contraintes lies aux variations des paramtre

3、s ionosphriques dans le temps limitent le nombre decanaux utilisables dans le spectre disponible;d) quil est essentiel de recourir des techniques de gestion des frquences ainsi qu une rglementation efficaceet efficiente pour optimiser lutilisation des frquences dans le service fixe et dans certains

4、services mobiles entre 1,6 et28 MHz;e) que les tudes exprimentales, prsentes dans lAnnexe 1, ont montr quil tait possible dobtenir desamliorations substantielles de lutilisation des canaux en ayant recours la diversit de frquence et de trajet;f) que les techniques de sondage sous incidence oblique p

5、ar ondes entretenues modules en frquence (OEMF)peuvent permettre une valuation prcise et en temps rel des canaux ondes dcamtriques disponibles pour un rseauet donc constituer la base dune gestion dynamique des frquences;g) que la mthode de sondage par ondes entretenues modules par une frquence varia

6、ble (OEMFV) peutpermettre de limiter les brouillages prjudiciables et tre utilise de manire externe afin de ne pas amoindrir la capacitdes systmes,recommande1 de tenir compte, pour les rseaux adaptatifs ondes dcamtriques, des techniques de gestion automatique etadaptative afin dinclure une slection

7、dynamique des frquences optimales, un partage de frquences lintrieur dunmme rseau et une slection adaptative des trajets possibles dans le rseau;2 denvisager lutilisation du sondage OEMFV dans la mthode de gestion dynamique des frquences, savoir: lutiliser comme source de donnes en temps rel, pour l

8、a mise jour des programmes de gestion des ressources etde prvision de la propagation; lutiliser pour la mise jour des listes de frquences scrutes dans les systmes adaptatifs ondes dcamtriques; lutiliser pour modifier et amliorer les matrices danalyse de la qualit des liaisons des systmes adaptatifs

9、ondesdcamtriques; lutiliser en complment au sondage exclusif des canaux dans la bande des frquences et augmenter ainsi la capacitde communication du rseau et rduire les brouillages induits par le sondage des canaux;3 pour ce qui concerne les rseaux adaptatifs ondes dcamtriques des services fixes et

10、mobiles, de tenircompte des informations contenues dans lAnnexe 1 pour la planification gnrale des frquences et pour dfinir destopologies de rseau;4 dentreprendre des tudes complmentaires pour valuer les avantages quapportent les techniques de sondage la gestion des frquences des rseaux adaptatifs m

11、ondiaux et rgionaux, en prtant une attention particulire aux zonesde latitude leve et aux zones quatoriales dans des conditions dactivit solaire maximale._*Cette Recommandation doit tre porte lattention des Commissions dtudes 1 et 8 des radiocommunications2 Rec. UIT-R F.1337ANNEXE 1Etude long terme

12、de la mthode de sondage OEMF sous incidence oblique pour la gestiondynamique des frquences des rseaux de communication ondes dcamtriques1 IntroductionLe sondage OEMF avec balayage de frquence a t utilis dans les rseaux gestion centralise du spectre pourpermettre une valuation en temps rel des canaux

13、 (RTCE) dans des systmes ondes dcamtriques multiples. Souventappels sondeurs ondes entretenues modules par une frquence variable (en anglais chirp sounders), ces dispositifsbnficient des avantages lis au sondage sous incidence oblique, savoir loptimisation de lutilisation des frquences,lamlioration

14、de la fiabilit des circuits, la possibilit dvaluation des rapports signal/bruit plus brouillage et la mesuredes paramtres de propagation ionosphriques utiliss par certains systmes adaptatifs ondes dcamtriques. Connectsaux rseaux de gestion centralise du spectre, ces sondeurs peuvent tre exploits en

15、nombre limit, faible puissance etpar intermittence pour obtenir des informations de gestion du spectre en temps rel destines plusieurs utilisateurs.Cette mthode rduit le nombre de sondages ncessaires en gnral et la dure totale de fonctionnement dun sondeur encanal partag avec dautres metteurs ondes

16、dcamtriques. Il en rsulte une meilleure information de lensemble desutilisateurs et une rduction des risques de brouillage d au sondage.2 Principe utilisDans les rseaux gestion centralise du spectre, les informations obtenues par sondage OEMF avec balayage defrquence peuvent tre utilises pour reprse

17、nter, sous forme dionogrammes, les temps de propagation du signal larception en fonction de la frquence dmission. Le canal ionosphrique peut tre constitu de plusieurs couches etcentres de diffusion assurant la communication en ondes dcamtriques, et par consquent les signaux reus unefrquence donne su

18、biront des distorsions de temps de propagation variables. Les courbes de lionogramme indiquent lesdivers modes de propagation ionosphrique qui permettront la communication.Ces ionogrammes sont obtenus par traitement dun signal OEMF de faible puissance sur une gamme de frquencesslectionnable, 2-30 MH

19、z en gnral. Ces ionogrammes modulation de frquence variable (chirp) sont bien plusintressants que ceux obtenus, puissance moyenne gale, avec des sondeurs impulsions; les ionogrammes chirputilisent en effet une forme donde large spectre caractrise par un gain de traitement permettant de compenser les

20、effets des brouillages bande troite. La puissance nominale moyenne (et la puissance crte de la porteuse module) deces systmes est gale, ou ventuellement infrieure, 10-100 W, selon les circonstances.Le sondage OEMF rduit galement le temps doccupation dune frquence. La vitesse nominale de balayage de

21、cessondeurs dans la bande 2-30 MHz est de 100 kHz/s et ainsi, lensemble de la bande des ondes dcamtriques estchantillonne en environ 5 min. Pour un metteur, le temps entre deux balayages successifs, appel intervalle descrutation, est en gnral de 15 min, mais il peut tre fix 30 min ou plus. De ce fai

22、t, lmetteur OEMF avec balayagede frquence utilise non seulement une puissance faible mais il a galement, chaque balayage, un effet momentan surdautres utilisateurs des ondes dcamtriques et lintervalle de scrutation est relativement long. Si un utilisateur dunmme canal se trouve dans le domaine de fr

23、quence explor par le sondeur OEMF, un canal standard de 3 kHz peutsubir une perturbation pendant 30 ms deux fois par heure au maximum lorsque lintervalle de scrutation est de 30 min.Dans un rseau gestion centralise du spectre, le nombre de sondeurs peut tre limit tout en assurant une couverturergion

24、ale ou mondiale pour un grand nombre dutilisateurs. Grce ce processus, les oprateurs particuliers de systmes ondes dcamtriques nont plus besoin deffectuer leur propre sondage, et le nombre total de sondages ncessaires pourservir un certain nombre dutilisateurs est donc rduit. Mme sil permet dobtenir

25、 des informations utiles, le sondagedes canaux par des metteurs spars risque daggraver lencombrement du spectre des ondes dcamtriques. Lesondage OEMF par balayage de frquence, associ des rseaux gestion centralise du spectre, peut considrablementrduire la probabilit de brouillage d aux sondages.3 Imp

26、lications exprimentales relevant de la prsente RecommandationBon nombre dexpriences ont t ralises au cours de ces dernires annes avec des sondeurs OEMF avec balayage defrquence et sous incidence oblique. Entre 1993 et 1996, priode de faible activit solaire, les possibilits offertes par ladiversit de

27、 frquence et de trajet ont fait lobjet dun vaste programme exprimental. Ce programme portait sur dix sitesde lhmisphre nord dont la gomtrie est illustre la Fig. 1. On se proposait de rsoudre les problmes lis auxRec. UIT-R F.1337 3systmes adaptatifs de communication en ondes dcamtriques en mettant pa

28、rticulirement laccent sur la transmissionautomatique de donnes numriques. Dautres sujets taient galement tudis et notamment la propagation des ondesradiolectriques, la gestion des frquences et larchitecture des systmes. Les tudes sur certains trajets ont permis derecueillir des informations sur les

29、liaisons dans la zone de la calotte polaire, dans la zone aurorale, dans des zonesdpressionnaires de latitude leve ainsi que dans des environnements de canaux en latitude moyenne.1337-0180 N70 N60 N50 N40 N30 N20 N10 N010 S20 S3 5704 6004 06024801 240146019503480133028803 02031505710230923001 6202 2

30、30850349026202 0002 9005040310627002 290176025001 200204822503 670SANFRANCISCOTx-RxMADRIDTxPUERTORICOTxFAIRBANKSRxVANCOUVERTxREYKJAVIKRx-TxST. JOHNSRx-TxJAN MAYENTxWINNIPEGRxWAINWRIGHTTxINVERNESSTxIQALUITRx-TxCHURCHILLRxFIGURE 1Configuration ayant servi aux expriences de propagationLes distances ent

31、re metteurs et rcepteurssont exprimes en kilomtres. Les donnes ont t recueillies entre 1993 et 1996.CAROLINEDU NORDRxSTOCKHOLMRxFIGURE 11337-01 = 13.5 cmLes metteurs utiliss lors des expriences avaient des puissances comprises entre 10 et 100 W et les sondeurs taientrgls pour un intervalle de scruta

32、tion de 30 min. Plus de 40 trajets-annes de donnes ont t recueillis et analyss afindobtenir des estimations sur la disponibilit et des communications sur des liaisons et pour des rseaux en toile utilisantune grande varit de conditions de diversit de frquence et de station.Non seulement, les donnes r

33、eleves lors de ces expriences ont permis dobtenir des informations intressantes, maisltude de longue dure montra que lutilisation de sondeurs OEMF associs des rseaux gestion centralise duspectre, permettaient de rduire les risques de brouillage. Il na t rapport aucun brouillage au cours de toute cet

34、tepriode dexploitation exprimentale de sondeurs OEMF entre 1993 et 1996.Les conclusions ci-aprs rsultent de lanalyse des donnes ainsi recueillies. Certaines de ces conclusions dcoulentdirectement des postulats concernant la propagation des ondes dcamtriques et linteraction ionosphrique.4 Rec. UIT-R

35、F.13374 Facteurs intervenant dans le sondage OEMF4.1 Le spectreSi la connectivit optimale exige la disponibilit dun spectre de frquences adquat, cette adquation dpend finalementde certains facteurs, tels que lintensit du trafic. Des tudes sur les rseaux en toile ont indiqu qu long terme onpouvait ob

36、tenir une disponibilit de communication proche de 100%, condition de pouvoir accder plusieurs stationsterrestres spares par des distances importantes et de pouvoir, sur la base de sondages en temps rel, slectionner demanire dynamique des frquences dans un nombre suffisant de bandes rparties sur le s

37、pectre des ondes dcamtriques.En rgle gnrale, huit frquences suffisent pour les applications de haute qualit dans le service fixe et le servicemobile. Cependant, dans des conditions de brouillage donnes, en cas de rduction du nombre de trajets de diversit oudaugmentation des distances de corrlation i

38、onosphrique, cette adquation peut ncessiter des frquencessupplmentaires. Linverse est galement vrai, le nombre des frquences ncessaires peut tre rduit lorsque lesconditions ambiantes sont favorables ou lors de priodes de faible intensit de trafic.En gnral, le nombre des frquences requises pour attei

39、ndre des niveaux levs de disponibilit sera fonction dunombre de stations dans le rseau. Cette relation a fait lobjet dun certain nombre de tests et, dans la plupart des cas, largle suivante sest rvle applicable:Nf a + b/Ns(1)o Nfest le nombre de frquences, Nsest le nombre de stations et a et b sont

40、fonctions de la topologie du rseau(cest-dire, les sparations entre nuds), de la zone gographique desservie, du cycle diurne, de la saison et desconditions dactivit solaire. Pour les essais, des valeurs de a 4 et de b 48 ont t juges suffisamment reprsen-tatives pour 3 Ns 5, sauf en cas de perturbatio

41、n. Il existe galement des cas o une couche E sporadique est llmentdterminant sur un ou plusieurs trajets de propagation. Dans ce dernier cas, une seule station peut tre en mesure detraiter autant de frquences que ncessaire pour prendre en charge tout le trafic depuis une tte de groupe de stationsjus

42、qu la station terrestre, avec un niveau de disponibilit lev. La diversit de stations est alors inutile et lquation (1)ne sapplique pas. Un systme de gestion des frquences en temps rel, fond sur la technique de sondage OEMF dcritedans la prsente Annexe, permettra de dtecter et dvaluer la fois les mod

43、es de propagation normale et les modes depropagation avec couche E sporadique.4.2 La topologie du rseauLa connectivit des configurations de rseaux en toile, constitues dun nud central (cest-dire une tte de faisceau)entour dun groupe de nuds externes, augmente avec le nombre dlments constitutifs du g

44、roupe. En outre, il y a unequasi-saturation de la connectivit dans le cas de rseaux ayant au moins quatre nuds trs espacs. Ceci montrelimportance du nombre de trajets qui contribuent la connectivit et du degr dindpendance de la propagation sur cestrajets. La connectivit est galement conditionne par

45、la viabilit des trajets concerns, sachant quun trajet nul ne peutcontribuer la connectivit. Ces principes suggrent de retenir la stratgie de choix suivante, pour la slection deslments du groupe: dune part association de trajets ayant des points de contrle largement spars, dautre partassociation de t

46、rajets soumis des rgimes gophysiques diffrents, utilisation de trajets dont la propagation permet leslargeurs de bandes les plus importantes, cest-dire les trajets les plus longs possibles vers lquateur et les trajets pourlesquels les angles dlvation solaire sont les plus grands. En rgle gnrale, on

47、constate que la rgion dfinie par lestrajets sur le grand cercle reliant des nuds dans le groupe doit circonscrire une zone aussi grande que possiblecontenant la tte de groupe pour assurer une diversit de trajet maximale. Cependant, comme dans la direction des ples,les trajets ont en gnral une viabilit limite, il faut sefforcer de spcifier autant que possible des circuits vers lquateuret avec une sparation diurne maximale.Un rseau rgional ou mondial peut tre constitu