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Rseaux Radio-MobilesChapitre 4 : Propagation et bilan de liaisonSaid MazerRT2, EST2010/2011Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 1Plan 1- Introduction2- Modles de propagation 2- Modles de propagationRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 2Plan 1- Introduction2- Modles de propagation 2- Modles de propagationRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 3Introduction 1/4Ltude de la propagation des ondes est essentielle au design des rseaux radio-mobiles : elle permet de prdire la couverture dune cellule, et la perte en puissancedu signal au cours de sa propagation et les caractristiques des signaux reus. Unedes principales caractristiques dun signal radio mit par un terminal mobile ouune station de base est quil ne parvient que trs rarement au destinataire par unchemin direct : le plus souvent, le signal subit des phnomnes de rflexion et derfraction sur son parcours, le destinataire (respectivement la station de base ou le rfraction sur son parcours, le destinataire (respectivement la station de base ou lemobile) recevra donc plusieurs copies du signal ayant emprunt des cheminesdiffrents (phnomne multichemin), chacun de ces signaux possdant desdphasages, attnuations, retards et distorsions propres.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 4Introduction 2/4Bien que la propagation dune onde soit toujours rgie par les quations deMaxwell, le nombre de paramtres mis en jeu rend difficile tout calculdterministe. On distingue donc gnralement trois effets majeurs lapropagation :- Lattnuation globale du signal en fonction de la distance-Le masquage du signal par des obstacles majeurs sur le trajet du signal (parexemple un immeuble)-Les vanouissements du signal dus aux interfrences tantt constructives,tantt destructives des composantes du phnomne multichemin (multi-trajets) lors du dplacement du mobile.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 5Introduction 3/4Ces distinctions sont illustres sur la figure suivante, elles reprsententgographiquement des mesures de plus en plus fines. Les deux premiers effets sontstatiques : si un usager est immobile, les facteurs dattnuations et de masquageauront la mme valeur, cest un effet grand chelle, alors que les effetsdvanouissements sont dynamiques : mme si lusager reste immobile, les objetsdans son environnement proche sont en mouvement (ex : voitures, personnes,portes, etc.) et modifient les caractristiques de la propagation du signal, il sagitdun phnomne petite chelle.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 6Introduction 4/4Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 7Plan 1- Introduction2- Modles de propagation 2- Modles de propagationRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 8IntroductionBien que les campagnes de mesures sur le terrain fournissent les donnes les plusfiables sur lattnuation, elles sont extrmement coteuses en temps et en argent,cest pourquoi on utilise gnralement des modles permettant de prdirelattnuation de parcours.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 9Plan 1- Introduction2- Modles de propagation 2- Modles de propagationRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 10Modle de HataModle de HataLa mthode de Hata est applicable pour les frquences GSM (900 MHz et 1.8GHz). Elle a t tablie au Japon, elle donne lexpression de lattnuation deparcours en fonction de la frquence f en MHz, de la hauteur de lantenne de lastation de base hbet celle du mobile hmen mtres, de la distance d en kilomtres lessparant, et de 3 facteurs correctifs lis lenvironnement :( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )m b b dB Hh a d h h f L + + = log log 55 , 6 9 , 44 log 82 . 13 log 16 , 26 55 , 69 (15)( )( )( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( )> < =400 etvilles grandes les pour97 , 4 75 , 11 log 2 , 3200 etvilles grandes les pour1 , 1 54 , 1 log 29 , 8petites etmoyennes villes les pour 8 , 0 log 56 , 1 7 , 0 log 1 , 122f hf hf h fh ammmmavec (16)Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 11Modle de HataPour les banlieues ou les zones rurales, on utilise la formule des petites villes avec un facteur correctif additionnel K :( ) ( ) ( ) ( ) ( ) K f h f h am m+ = 8 , 0 log 56 , 1 7 , 0 log 1 , 1(17)( ) ( ) ( )+((

||

\|=banlieues les pour4 , 528log 22fK avec(18)( ) ( ) ( )+ rurales zones les pour 94 , 40 log 33 , 18 log 78 , 42f fRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 12Modle de HataLa figure ci-dessous reprsente le modle de Hata dans les trois environnements : rurale, banlieue et urbaine.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 13Exercice : On considre le cas dun systme cellulaire classique dans un milieu urbain dense dont on rappelle les caractristiques de base : largeur de bande dune voie unilatrale , rapport minimum requis 18 dB et on utilise une frquence porteuse de. Les hauteurs respectives du mobile et de la station de base sontet . On suppose que le mobile met KHz W 30 =BSMHz f 825 =m 5 , 1 =mhm 50 = hstation de base sontet . On suppose que le mobile met une puissance.1-Calculer la puissance minimale reue en dBw?2-Calculer lattnuation moyenne en utilisant le modle de Hata? En dduire le rayon maximal de la zone de couverture (cellule).m 5 , 1 =mhm 50 =bh W 2 =tPRseaux Radio-Mobiles Said Mazer 14Zone de couverture : Exemple-Calcul du bruit et de la puissance minimale reue : pour une temprature ambiantede 300 K, la puissance de bruit peut tre calcule comme :W KTW B16 3 2310 . 242 , 1 10 . 30 300 10 . 38 , 1 = = =(25)Exprim en dBw, on trouve , ainsi la puissance minimale reue sera dBW B P 6 , 146 18 = + =dBW B 6 , 159 =dBW B Pi6 , 146 18min = + =Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 15Zone de couverture : Exemple-Calcul de lattnuation moyenne : en appliquant la formule de Hata avec lesparamtres du problme, lattnuation sexprime comme :( ) d LdBlog 8 , 33 4 , 122 + = (26)On remarque quen chelle linaire, ceci correspond une attnuationproportionnelle , ce qui parait raliste. La zone de couverture satisfera :38 , 31dd( ) d L P PdB i elog 8 , 33 4 , 122min+ = (27)Le rayon maximal de la zone de couverture est alors simplement3+146,6=122,4+33,8log(dmax) et on trouve dmax=4,5 km.Rseaux Radio-Mobiles Said Mazer 16