ITU-R F 1821 FRENCH-2007 Characteristics of advanced digital high frequency (HF) radiocommunication systems《高级数字高频(HF)无线通信系统的特性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1821 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1821 Caractristiques des systmes perfectionns de radiocommunication numrique en ondes dcamtriques (Question UIT-R 147/9) (2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation a pour objet de spcifier les caractristiques radiofrquences types des systmes per

2、fectionns de radiocommunication numrique en ondes dcamtriques qui seront utilises dans les tudes de partage pour deux types de nouveaux systmes perfectionns de radiocommunication numrique en ondes dcamtriques, les protocoles de passage de jetons et les modems large bande. De plus, les modems large b

3、ande sont subdiviss en deux grands systmes, savoir: les systmes appliquant une approche multicanal et les systmes DRM (systme mondial de radiodiffusion numrique). LAnnexe de la prsente Recommandation contient un tableau de caractristiques qui rcapitule les valeurs ncessaires pour les tudes de partag

4、e. Acronymes DRM Systme mondial de radiodiffusion numrique HFTP Passage de jetons en ondes dcamtriques (HF token passing) HFWAN Rseau WAN en ondes dcamtriques (high frequency WAN) ISB Bande latrale indpendante (independent sideband) LSB Bande latrale infrieure (lower sideband) MAQ Modulation damplit

5、ude en quadrature (quadrature amplitude modulation) MDP Modulation par dplacement de phase (phase-shift keying) MROF Multiplexage par rpartition orthogonale de la frquence (orthogonal frequency division multiplex) NVIS Onde ionosphrique incidence quasi verticale (near vertical incidence skywave) USB

6、 Bande latrale suprieure (upper sideband) WAN Rseau grande distance (wide area network) WTRP Protocole danneau jetons sans fil (wireless token ring protocol) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les systmes numriques perfectionns utilisent de plus en plus le spectre des bande

7、s dondes dcamtriques; b) que ces systmes perfectionns ne sont pas normaliss et peuvent avoir des caractristiques techniques et oprationnelles diffrentes; 2 Rec. UIT-R F.1821 c) que le manque duniformit, au niveau de la configuration et de la dsignation des canaux dans les metteurs multicanal pour li

8、aisons grande distance fonctionnant des frquences infrieures environ 30 MHz, peut causer certaines difficults lorsquune station dmission doit travailler avec plusieurs stations de rception, recommande 1 que, pour la ralisation des tudes de partage, les caractristiques techniques et oprationnelles de

9、s systmes perfectionns de radiocommunication numrique en ondes dcamtriques dcrites dans lAnnexe 1 soient considres comme tant reprsentatives des systmes utilisant les bandes dondes dcamtriques jusqu 30 MHz. Annexe 1 1 Introduction En raison de leurs caractristiques spcifiques, les systmes fonctionna

10、nt en ondes dcamtriques constituent une solution viable pour satisfaire de nombreux besoins de radiocommunication. Ils offrent en effet un moyen de radiocommunication trs polyvalent pour de nombreux utilisateurs et les quipements peuvent tre facilement transports jusque dans les zones loignes et fai

11、blement peuples. Il existe deux technologies reprsentatives des systmes perfectionns de radiocommunication numrique en ondes dcamtriques. La prsente Recommandation vise spcifier les caractristiques de ces types de systmes. Pour les besoins de la prsente Recommandation, lefficacit du spectre est dfin

12、ie comme un objectif constitu de 2 lments. Le premier consiste obtenir un dbit maximal (bits/Hertz/s) et le second augmenter autant que possible le nombre dutilisateurs, par groupe de frquences. Ces objectifs dveloppent au maximum la capacit des communications fixes atteindre les objectifs de la mis

13、sion et de la qualit de fonctionnement. 2 Protocoles de passage de jetons Les schmas de gestion de jetons polyvalents sont propices au partage des canaux de donnes dans les rseaux ondes dcamtriques, o les taux de perte de paquets peuvent tre extrmement levs en raison des variations imprvues de la pr

14、opagation. La qualit de fonctionnement du rseau peut se trouver fortement dgrade si les nuds sont dconnects. En pareils cas, on observe une dgradation des dbits de donnes. Les perturbations de la propagation peuvent rduire lefficacit dutilisation du spectre par les rseaux en ondes dcamtriques. Le pa

15、ssage de jetons est un moyen efficace de contrler laccs dans les rseaux trs chargs. Toutefois, on a estim quil tait trop fragile pour tre utilis dans les rseaux caractriss par dimportants taux de perte de paquets. La prsente Recommandation indique une mthode de gestion de jetons qui permet une rcupr

16、ation rapide la fois en cas de perte de jetons et de rptitions inutiles, tout en faisant face efficacement aux modifications apportes la connectivit et au nombre dabonns du rseau. Rec. UIT-R F.1821 3 Les protocoles de passage de jetons offrent en gnral des mcanismes pour que les nuds puissent entrer

17、 dans le rseau et le quitter. Lorsquil faut recourir au passage de jetons dans un rseau WAN, les caractristiques du support sans fil mettent en jeu dautres paramtres pour la gestion des jetons: Le nud qui dtient le jeton peut perdre la connectivit avec son successeur, ce qui peut entraner une perte

18、du jeton. Le nud qui dtient le jeton peut perdre la connectivit avec le reste du rseau. Le rseau perd le jeton. Un rseau peut tre subdivis et un sous-rseau doit crer un nouveau jeton. Un nud peut seulement tre atteint par un autre nud, de sorte quil nest pas possible de crer une topologie en anneau

19、sil faut inclure ce nud. Les nuds de deux anneaux ou plus qui utilisent le mme canal peuvent se trouver faible distance lun de lautre. Il peut en rsulter des brouillages, sauf si les anneaux fusionnent ou changent de canaux. Par suite de la fusion des anneaux ou de la rcupration aprs la perte dun an

20、neau, il se peut quun anneau compte plusieurs jetons. Pour remdier aux problmes de connectivit, la mthode consiste placer les nuds qui ne font pas partie dun anneau de passage de jetons actifs dans un tat de dconnexion ou dans un tat flottant, auquel cas ils peuvent escompter tre invits faire partie

21、 de lanneau restant ou demander priodiquement dautres nuds connects de les intgrer. Compte tenu des longs temps de traitement en boucle de la liaison inhrents la technologie HFWAN existante, la dure de rotation du jeton est de lordre dune minute. Par exemple, si le temps de traitement en boucle de l

22、a liaison est de 2 s et si chacun des N nuds transmet pendant une dure maximale de 8 s lorsquil reoit le jeton, on obtient un rendement du dbit de 80% au maximum avec une dure de rotation (latence) allant jusqu 10 N s. Si on limite les demandes dentre dans lanneau raison dune rotation par jeton et q

23、ue lautorisation de demande passe dun nud un autre, chaque nud pourra prsenter une demande dentre raison dune fois par N rotations de jeton. Dans un anneau compos de dix nuds, si on utilise le protocole danneau jetons sans fil (WTRP) (qui nest pas conu pour les ondes dcamtriques), il faudrait que le

24、s nuds dconnects restent en dehors du rseau pendant environ 10 min (en labsence de rponses contradictoires la demande ventuelle SOLICIT_SUCCESSOR) (demander un successeur); il ne sagit pas l dun mode de fonctionnement intressant pour un rseau dynamique du service fixe ou mobile. Le temps quil faut p

25、our que le protocole WTRP puisse former un nouvel anneau partir des nuds dconnects des deux anneaux opposs sera, au minimum, aussi important: un petit anneau pourrait se former rapidement, mais il faudrait alors que les nuds restants restent inactifs et attendent dtre invits entrer dans lanneau. Les

26、 temps de rcupration du passage HFTP sont plus intressants. En cas de perte dune liaison, le mcanisme exige que N intervalles de temps (dont la dure quivaut celle dun paquet, plus un temps de traitement en boucle) identifient un relais. Par consquent, il faut un temps de transmission de paquet ainsi

27、 quun temps de traitement en boucle additionnels pour chaque rotation de jeton. Dans lexemple du rseau de dix nuds, cela correspond une pause de moins de 30 s durant laquelle le relais est identifi et lallongement dun bit de la dure de rotation du jeton de plus de 2%. 4 Rec. UIT-R F.1821 Lorsque les

28、 anneaux sont en “collision“, les rseaux HFTP connatront des collisions de paquets jusquau moment o un des nuds lance la fusion de lanneau alors que les nuds WTRP resteront silencieux ds quils dtectent un anneau tranger. Toutefois, ds que la demande MERGE_RINGS (fusionner les anneaux) est reue et ac

29、cepte, les anneaux qui ont fusionn se remettront transfrer des donnes normalement aprs une dure quivalente (N + 1) temps de transmission de paquet + temps de traitement en boucle (cest-dire, aprs lmission SET_SUCCESSOR (tablir un successeur) et la rotation rapide du jeton de DOUBLE_TIME_TOKEN) (temp

30、s de jeton double). Ce temps est infrieur 30 s dans lexemple du rseau de dix nuds. 3 Modems large bande 3.1 Mthode multicanal 3.1.1 Fonctionnement en bandes latrales indpendantes (ISB) Il existe des modems qui transmettent simultanment les donnes en de multiples bandes latrales indpendantes. Ce type

31、 de modem contient des modulateurs MDP/MAQ pour chaque canal audio (pour plus dinformations sur la modulation, voir lAnnexe 6 de la Recommandation UIT-R F.763-5), mais utilise un seul codeur de correction derreur directe dont les trains de bits de sortie sont rpartis sur les diffrents canaux de tran

32、smission. Lorsque ces canaux se trouvent sur des frquences contigus, le rapport S/N des canaux a tendance tre semblable, bien que les erreurs de canaux ne soient pas parfaitement corrles. Par consquent, il est possible damliorer lgrement la sortie en recourant la diversit de rcepteur. 3.1.2 Fonction

33、nement dans des canaux non contigus Lorsquon ne dispose pas dun nombre suffisant de canaux contigus pour prendre en charge les demandes de donnes, il est ncessaire dutiliser des canaux non contigus. Dans ce cas, les valeurs S/N du canal peuvent tre trs diffrentes de sorte que la distribution dun seu

34、l train de bits cods entre tous les canaux nest pas la solution optimale. Au lieu de cela, on produit des trains de bits cods pour chaque ensemble de canaux. Le contrle de flux est indpendant pour chaque ensemble de canaux si bien que le dbit total de donnes est maintenu prs du maximum possible pour

35、 les frquences utilises. 3.1.2.1 Equipement en ondes dcamtriques monocanal Un canal de largeur nominale de 3 kHz dans la bande latrale suprieure (USB) ou dans la bande latrale infrieure (LSB) (sur slection). 3.1.2.2 Equipement en ondes dcamtriques multicanal Comme on le verra ci-aprs, plusieurs disp

36、ositions des canaux sont possibles: Deux canaux de largeur nominale de 3 kHz dans la bande USB ou LSB (deux canaux indpendants dans la mme bande latrale, avec possibilit de slectionner cette dernire). Un canal de largeur nominale de 6 kHz dans la bande USB ou LSB (sur slection). Deux canaux de large

37、ur nominale de 3 kHz dans la bande USB et deux dans la bande LSB (quatre canaux indpendants de 3 kHz deux dans chaque bande latrale). Un canal de largeur nominale de 6 kHz dans la bande USB et un dans la bande LSB (deux canaux indpendants de 6 kHz un dans chaque bande latrale). Un canal de largeur n

38、ominale de 12 kHz dans la bande USB ou LSB (sur slection). Un canal de largeur nominale de 3 kHz dans la bande USB et un dans la bande LSB (deux canaux indpendants de 3 kHz un dans chaque bande latrale). Rec. UIT-R F.1821 5 Lorsquil faut recourir au fonctionnement en bandes latrales avec quatre cana

39、ux indpendants, chacun des canaux de 3 kHz devrait tre configur de la faon indique la Fig. 1, qui indique galement la rponse en amplitude de ces quatre canaux. Il convient dinverser les canaux A2 et B2 et de les dplacer par rapport aux canaux A1 et B1, comme cela est indiqu sur la Figure. Pour ce fa

40、ire, il est possible dutiliser des frquences de sous-porteuse de 6 290 Hz au-dessus et au-dessous de la frquence porteuse centrale ou toute autre technique adapte qui permette dobtenir les dplacements et les inversions de canaux ncessaires. La suppression dune sous-porteuse peut tre ralise condition

41、 quelle intervienne au moins 40 dB au-dessous du niveau dune tonalit unique dans le canal A2 ou B2 qui module lmetteur 25% de la puissance en crte, comme cela est indiqu sur la Fig. 1. La rponse en amplitude RF par rapport la rponse en frquence pour chaque canal ISB est comprise dans les limites de

42、2 dB entre 250 Hz et 3 100 Hz, par rapport chaque porteuse de canal (relle ou virtuelle). Pour chaque porteuse de canal, laffaiblissement doit tre au minimum de 40 dB 50 Hz et 3 250 Hz et au minimum de 60 dB 250 Hz et 3 550 Hz. La distorsion due la propagation de groupe ne devrait pas dpasser 1 500

43、s entre 370 Hz et 750 Hz et entre 3 000 Hz et 3 100 Hz, ni 1 000 s entre 750 Hz et 3 000 Hz et 150 s pour nimporte quel incrment de frquence de 100 Hz entre 570 Hz et 3 000 Hz. Le retard absolu devrait tre infrieur 10 ms entre 300 Hz et 3 050 Hz. Les mesures sont ralises de bout en bout (de lentre a

44、udio de lmetteur jusqu la sortie audio du rcepteur), les quipements radiolectriques tant configurs en mode dos dos. FIGURE 1 Fonctionnement en bandes latrales indpendantes avec quatre canaux 6 Rec. UIT-R F.1821 3.2 Systme mondial de radiodiffusion numrique (DRM) Des essais exprimentaux des systmes D

45、RM (voir la Recommandation UIT-R BS.1514-1) ont t raliss en vue de leur utilisation par les services fixe et mobile. Le systme DRM est un systme de transmission numrique de donnes codage orthogonal avec largeur de bande limite, qui est capable dadapter ses caractristiques de transmission pour rpondr

46、e aux besoins du service et aux facteurs de propagation radiolectrique. A chacune des diffrentes sous-porteuses, on applique une modulation damplitude en quadrature (MAQ) pour transmettre le contenu de linformation qui comprend aussi des lments de code pour la correction derreur directe. Deux conste

47、llations MAQ primaires sont utilises: MAQ-64 et MAQ-16. En outre, pour obtenir une signalisation trs fiable, il est possible dutiliser la modulation par dplacement de phase quadrivalente (MDPQ). Par ailleurs, les donnes sont intercales dans le temps par les sous-porteuses afin de neutraliser lvanouissement temporel et lvanouissement slectif en frquence. LInstitut europen des normes de tlcommunication a publi loption DRM dans son Data Applications Directory dont la page web peut tre consulte ladresse http:/pda.etsi.org/pda/queryform.asp en i