ITU-R RAPPORT F 2061 FRENCH-2006 HF fixed radiocommunications systems《高频固定无线通信系统》.pdf

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1、 Rap. UIT-R F.2061 1 RAPPORT UIT-R F.2061 Systmes de radiocommunication du service fixe en ondes dcamtriques (2006) 1 Introduction Il convient de rpartir les missions des systmes en ondes dcamtriques selon deux types: adaptatif et non adaptatif. Les systmes non adaptatifs sont subordonns au niveau d

2、e formation de loprateur et ses aptitudes professionnelles qui lui permettront dvaluer les variables de propagation et le brouillage et ainsi, de trouver un canal fiable non occup. Les systmes adaptatifs automatisent ce processus. Bien que les systmes adaptatifs comportent de nombreux avantages dont

3、 une exigence de formation moindre de loprateur, les systmes non adaptatifs continueront dtre exploits dans un avenir proche. Il peut exister des risques de brouillage entre ces deux types de systmes. Il faut savoir que les caractristiques dmission des systmes adaptatifs et des systmes non adaptatif

4、s exigent des ensembles spars de donnes types si lon veut faire une analyse prcise de la compatibilit lectromagntique dans un environnement donn. Par ailleurs, les communications modernes utilisant la bande des ondes dcamtriques prsentent des caractristiques spcifiques qui constituent une solution v

5、iable pour satisfaire bon nombre de besoins en matire dinterventions durgence. Les systmes et rseaux en ondes dcamtriques offrent en effet un moyen de communication trs polyvalent pour de nombreux utilisateurs participant des oprations de protection civile ou engags dans des tches caractre humanitai

6、re. Grce ces systmes, il est galement possible de transporter facilement des quipements fiables et peu coteux jusque dans des zones loignes et peu densment peuples. Si une catastrophe naturelle (tremblement de terre, par exemple) ou toute autre situation durgence provoque larrt de lexploitation norm

7、ale des tlcommunications, des systmes en ondes hectomtriques/dcamtriques peuvent tre mis en place dans un laps de temps trs court afin dtablir les liaisons durgence ncessaires pendant la phase initiale dalerte ou pendant la coordination des secours. 2 Systmes non adaptatifs 2.1 Introduction Dans la

8、procdure dexploitation manuelle de type non adaptatif, loprateur doit rgler les paramtres du systme pour en optimiser les performances. Pour ce faire, il contrle les conditions de lionosphre, suit les conditions de propagation variables et choisit les conditions dexploitation (cest-dire essentiellem

9、ent la frquence) qui permettront la meilleure propagation du signal. Sur le court terme, lenvironnement de propagation dans la bande des ondes dcamtriques est extrmement variable et hautement imprvisible: la propagation est essentiellement ionosphrique (rfraction des ondes radiolectriques provenant

10、de lionosphre) et, dans certains cas, la propagation se fait par londe de sol. 2.2 Propagation Lionosphre et la propagation ionosphrique des ondes radiolectriques sont dcrites dans le Manuel de lUIT-R Lionosphre et ses effets sur la propagation des ondes radiolectriques ainsi que dans les Recommanda

11、tions UIT-R applicables de la srie P (UIT-R P.368, UIT-R P.369, 2 Rap. UIT-R F.2061 UIT-R P.371, UIT-R P.434, UIT-R P.531, UIT-R P.532, UIT-R P.533, UIT-R P.534, UIT-R P.535). Des informations supplmentaires sont galement disponibles dans les Manuels de lUIT-R Conception des systmes de radiodiffusio

12、n en ondes dcamtriques et Systmes et rseaux de communication adaptatifs en frquence fonctionnant dans les bandes des ondes hectomtriques et dcamtriques. En quelques mots, lionosphre est une rgion de la haute atmosphre terrestre dont laltitude est suprieure environ 80 km et dont les constituants sont

13、 ioniss sous leffet du rayonnement solaire. Laltitude et la densit de lionisation dpendent du rayonnement reu, des lments constitutifs de latmosphre et de leur variation en fonction de laltitude, etc., du champ magntique terrestre et de la circulation dans la haute atmosphre. Le rayonnement solaire

14、reu varie gnralement avec le cycle dactivit solaire dont la priode est denviron 11 ans, comme le montre par exemple le nombre de taches la surface du Soleil. Le rayonnement reu ionise une partie des gaz de la haute atmosphre et les lectrons libres ainsi produits forment lionosphre, qui a la particul

15、arit de rfracter ou de rflchir les ondes radiolectriques. Dans les parties infrieures de lionosphre, les lectrons libres ont une dure de vie limite avant de se recombiner, et la densit dionisation varie grosso modo avec langle dlvation du Soleil. Ces parties infrieures de lionosphre sont appeles les

16、 rgions ou couches D et E. Plus haut dans lionosphre, cest-dire dans la rgion F, les lectrons ont une dure de vie suprieure et la densit dionisation fluctue grandement en fonction des vents et du champ magntique terrestre. La frquence maximale qui peut tre rflchie verticalement par une couche ionosp

17、hrique dpend de la densit dionisation et est appele frquence critique. La densit dionisation et, partant, la frquence critique dpendent de lemplacement gographique et de langle solaire et varient selon lheure, le jour et la saison en fonction de lvolution du rayonnement solaire, de lenvironnement So

18、leil-Terre, des vents dans la haute atmosphre et du champ magntique terrestre. Par ailleurs, les parties infrieures de lionosphre affaiblissent les signaux radiolectriques, alors que linteraction avec le champ magntique terrestre modifie leur polarisation. La propagation terrestre peut tre considre

19、comme la rflexion sous incidence oblique des ondes sur les couches ionosphriques, et des modes de propagation supplmentaires peuvent tre associs des rflexions multiples sur lionosphre et la surface de la Terre. La frquence maximale de propagation pour chaque mode dpend de la frquence critique et de

20、langle dlvation au niveau de la couche rflchissante. Ainsi, le signal reu est en gnral la somme de plusieurs modes de propagation, chacun tant caractris par une intensit, un instant darrive et une polarisation diffrents et variables. A laide de statistiques, il est possible de prvoir les variations

21、long terme des conditions de propagation en fonction de lheure, du jour, de la saison et du cycle dactivit solaire. On peut pour cela utiliser les mthodes de prvision exposes dans la Recommandation UIT-R P.533 ou dautres mthodes encore. Ces mthodes de prvision long terme ne peuvent pas donner une es

22、timation prcise de la meilleure frquence utiliser une date et une heure donnes sur un trajet radiolectrique particulier. Lusage veut que lon choisisse une frquence quelque peu infrieure la frquence maximale utilisable (MUF) pour garantir une rception satisfaisante du signal presque tous les jours du

23、 mois. Un programme de changements de frquence tout au long de la journe est prpar pour chaque mois de faon assurer des communications utilisables. Loprateur qui gre le circuit se fonde sur ces programmes de frquences, ainsi que sur son exprience et sur les conditions effectives le jour donn pour ch

24、oisir la meilleure frquence dans le groupe de frquences limit dont il dispose, assurant ainsi une exploitation du circuit minute par minute. Rap. UIT-R F.2061 3 Les prvisions long terme fournissent galement des informations sur les modes de propagation actifs et sur les angles dlvation requis pour l

25、e rayonnement de lantenne. Le mode de propagation par onde de sol est stable et prvisible. Il est dcrit dans la Recommandation UIT-R P.368 et le logiciel du site web de lUIT-R fournit une mthode de prvision. Dans la plage des ondes dcamtriques, ce mode de propagation ne prsente un intrt que sur des

26、distances de plusieurs centaines de kilomtres au-dessus de la mer et sur des distances nettement plus courtes au-dessus du sol dans la partie infrieure de cette plage de frquences. Dans des conditions adquates, ce mode de propagation peut toutefois savrer prcieux. Lexploitation des circuits est cond

27、itionne par ces modes de propagation, par les fluctuations ionosphriques long terme et par les vanouissements en fonction de lintensit et de la polarisation. Cependant, il existe dautres facteurs court terme en grande partie imprvisibles, qui sont aussi dterminants. Dans la partie infrieure de liono

28、sphre, environ 100 km, il peut se produire une ionisation supplmentaire difficilement prvisible qui est due des facteurs mtorologiques, des lments-traces et dautres mcanismes intervenant aux latitudes leves et quatoriales. Cette ionisation de la couche E sporadique peut avoir une influence majeure s

29、ur la propagation des ondes radiolectriques et donner lieu un mode de propagation supplmentaire. Dautres phnomnes se produisant la surface du Soleil peuvent agir fortement sur le rayonnement reu. Il sagit des ruptions solaires qui librent des rayons ultraviolets, des rayons X, des particules de gran

30、de nergie et un plasma de particules de moyenne nergie susceptibles de se propager ensuite dans le vent solaire et datteindre la Terre via lenvironnement Soleil-Terre. Lorsque ces rayonnements arrivent dans le voisinage de la Terre, ils provoquent directement une ionisation supplmentaire. Ils entren

31、t galement en interaction avec le champ magntique terrestre, ce qui occasionne un dpt dionisation dans les rgions polaires, un changement de temprature des gaz neutres prsents dans la haute atmosphre et une modification du rgime des vents et de la rpartition de lionisation. Ces phnomnes sont appels

32、des temptes gomagntiques et ionosphriques et peuvent avoir des rpercussions importantes sur la propagation des ondes dcamtriques. Or, il est impossible danticiper ces phnomnes longtemps lavance, ni mme de prvoir avec prcision leurs effets dans les heures qui prcdent leur survenue. Grce ses comptence

33、s, loprateur peut russir maintenir une certaine continuit de lexploitation pendant une tempte, mais il est oblig de travailler de faon empirique car ces phnomnes sont mal connus. La diversit des trajets, qui permet de changer de trajet radiolectrique pour viter les zones les plus perturbes, est une

34、technique intressante pour les latitudes leves, o les effets des temptes sont les plus prononcs, mais pour cela il faut obtenir rapidement des informations au niveau rseau. Les communications en ondes dcamtriques ncessitent dsormais des dbits de donnes accrus et des systmes plus large bande. La perf

35、ormance de ces systmes dpend de ltalement des temps de propagation par trajets multiples pour les modes actifs un instant donn, rsultant de la rflexion sur les diverses couches, etc. Lionisation fluctue galement en raison des vents atmosphriques, de sorte que chaque mode est associ, par effet Dopple

36、r, un dcalage de frquence diffrent. Aux latitudes quatoriales, prs de lquateur magntique, les couches ionosphriques peuvent se dsintgrer aprs la tombe de la nuit en zones diffuses, dans lesquelles les signaux sont diffuss avec dimportants talements des temps de propagation et des frquences. Aux lati

37、tudes leves, les couches ionosphriques peuvent tre dsintgres sous leffet des temptes ionosphriques, ce qui l encore saccompagne dune diffusion des signaux avec dimportants talements des temps de propagation et des frquences. Pour les systmes qui utilisent la propagation par onde de sol et qui nassur

38、ent pas de communications longue distance via lionosphre, il convient de choisir les frquences en tirant parti des conditions de propagation pour limiter les modes de propagation indsirables. La solution 4 Rap. UIT-R F.2061 consiste choisir, pendant les heures diurnes, des frquences infrieures la fr

39、quence minimale utilisable (LUF) des modes de propagation disponibles et, pendant la nuit, des frquences suprieures la frquence maximale utilisable (MUF) sur les trajets longs pour lantenne en cours dutilisation. Il faut noter que la LUF dpend du cycle dactivit solaire et quelle augmente avec lindic

40、e dactivit. Dans les rgions tropicales, il convient dutiliser avec prcaution les frquences suprieures la MUF en priode nocturne, car cela peut favoriser une propagation longue distance de type changement daccords ou transquatoriale. En outre, les metteurs et rcepteurs doivent l encore avoir une larg

41、eur de bande ou des capacits daccord leur permettant de couvrir toute la gamme de frquences dans laquelle lutilisation adaptative est prvue. 3 Systmes adaptatifs 3.1 Introduction Dans un systme adaptatif en ondes hectomtriques/dcamtriques, les fonctions dtablissement des liaisons de radiocommunicati

42、on et dchange dinformations sont assures automatiquement (cest-dire sans intervention dun oprateur radio) et le systme tient compte des variations et de la forte probabilit de brouillage inhrente la propagation dans lionosphre des ondes hectomtriques et dcamtriques. En outre, les systmes adaptatifs

43、sont plus efficaces que de nombreux systmes non adaptatifs actuellement en service: contrle rgulier de loccupation du spectre et choix des frquences de fonctionnement de faon viter de causer des brouillages dautres utilisateurs. 3.2 Caractristiques dexploitation Les principales caractristiques des s

44、ystmes adaptatifs ondes hectomtriques et dcamtriques sont les suivantes: Exigence de formation moindre de loprateur: les systmes adaptatifs tablissent, maintiennent et dconnectent la liaison en ondes hectomtriques ou dcamtriques sans lintervention technique dun oprateur, ce qui limite les besoins en

45、 personnel de radiocommunication qualifi. Fiabilit accrue: le pourcentage de temps pendant lequel les systmes adaptatifs assurent un service de haute qualit est nettement plus lev quavec les systmes classiques frquences fixes. Cela tient au choix adaptatif des frquences, la rptition automatique sur

46、demande (ARQ) et au choix adaptatif des formes donde les plus appropries. Souplesse: un systme adaptatif analyse et met constamment jour les donnes sur lvaluation de la qualit de la liaison, ce qui permet de choisir chaque instant la frquence de trafic et la modulation qui conviennent le mieux. Ce c

47、omportement adaptatif rduit au minimum les priodes pendant lesquelles les stations ne peuvent pas communiquer et accrot les possibilits dutiliser des stations de faible puissance la fois dans le service fixe et dans le service mobile. Pendant des dcennies, les radiocommunications ondes hectomtriques et ondes dcamtriques ont t utilises pour des communications longue distance. Ces types de radiocommunication prsentent la fois des caractristiques positives quil est possible de valoriser et des inconvnients quil