Communications Sans Fil

7/28/2019 Communications Sans Fil

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Communications sans fil

Niveau: 2e DNI en Tlinformatique

Enseignant: Iyed BEN SLIMENAnne Universitaire: 2010-2011


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Plan

Introduction

Concept cellulaire

Environnement radio mobile

Techniques avances des communicationsnumriques

Standards des systmes mobiles


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Rfrences Cours Wireless communications , Ridha

Hmila, ISITCom 2005.

Cours Rseaux cellulaires , RidhaBouallgue, ENIT 2003.

Ouvrage Les rseaux , Pujolle.

Ouvrage Rseaux et Tlecom , Arnaud.

Ouvrages de Sami Tabbane (Supcom)


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Introduction Rseau RTCP ou RTC


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Introduction Wireless Local Loop (WLL)


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Introduction Rseaux fixes: Systmes filaires.

Usagers possdant des postes fixes. Adressage physique.

Rseaux Hertziens: Systmes sans fil.

Usagers en cours de dplacement. Adressage logique.

Utilisation du spectre radio (plages de frquences).


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Introduction Ondes radiolectriques ou Hertziennes: de quelques dizaines de KHz

(ondes longues) quelques THz (ondes quasi-optiques)

Type donde Hertzienne SPECTRE Applications

Grandes ondes 3.104 3.105 Radiodiffusion

Ondes Moyennes 3.105 3.106 Radiodiffusion

Ondes Courtes 3.106 3.107 Radiodiffusion

VHF 3.107 3.108 FM Tlvision

UHF 3.108 3.109 FM Tlvision, Faisceaux Hertziens et

Satellites

Ondes Centimtriques 3.109 3.1010 Faisceaux Hertziens et Satellites

Ondes Millimtriques 3.1010 3.1011 Faisceaux Hertziens et Satellites


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Introduction Organismes de gestion des frquences: Au niveau international: ITU-TS (International

Telecommunication Union- TelecommunicationStandardization)

Au niveau national: ANF (Agence Nationale des

Frquences)

Problme de limitation de la ressource radio(spectre de frquences): Problme dinterfrences


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Introduction Solution: subdivision dune zone gographique sous

forme de cellules (sous zone gographique couvertepar un metteur et utilisant une plage de frquences

diffrentes celles voisines) avec possibilit derutilisation une distance bien dtermine.

Rseaux Hertziens => rseaux cellulaires.

Catgories de rseaux Hertziens: rseaux de mobiles

(passage dune cellule une autre sans couper lacommunication), rseaux sans fil (pas dedplacement entre les connexions), rseaux satellite.


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IntroductionStandards mobiles et frquences


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Concept cellulaire Diffrents types de cellules: Macro cellules (quelques dizaines de km de rayon): en milieu rural

et suburbain (emplacement des antennes sur des sites leves pour

la bonne couverture).

Mini cellules (quelques km de rayon): environnement urbain peudense (antennes sur les toits des btiments).

Micro cellules (quelques centaines de m de rayon): environnementurbain dense (antennes au dessous des niveaux de toits).

Pico cellules (quelques dizaines de m de rayon): propagation lintrieur des btiments (indoor).


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Concept cellulaire Motif (ou cluster): ensemble minimum de cellules

regroupant lensemble des frquences utilises dans lerseau.


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Concept cellulaire Gomtrie cellulaire

Solutions:


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Concept cellulaire Critre de choix: des cellules non chevauches

avec le maximum de surface et des aires gales.

Lhexagone dispose de la plusgrande aire aprs le cercle


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire

Paramtres: N: taille dun motif (nombre de cellules dun motif)

D: distance de rutilisation (distance entre deuxcellules utilisant les mmes frquences).

K: nombre de canaux utiliss par cellule.

Nombre de canaux par motif: K.N

Si on a dans une zone M motifs, la capacit dusystme est le nombre total de canaux: C = K.N.M


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Concept cellulaire

Exemple: (donne: k = 30) dterminer les paramtres?


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Concept cellulaire

Conception


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire Exemples


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire

P: puissance une distance d; elle estproportionnelle d-n o n est unexposant de perte (path loss exponent)


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire

Cas omnidirectionnel


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Concept cellulaire

Exemple


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire


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Concept cellulaire Cas le plus mauvais dinterfrences co-canal (calcul plus exact)


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Concept cellulaire


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Environnement radio mobileExemples de phnomnes (outdoor)


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Environnement radio mobileExemples de phnomnes (indoor)


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Propagation dans lespace libre (contexte Line ofSight LOS)

Exemple: Modle de Friis


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Condition:


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Condition


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Formule gnrale:

RQ: cette formule peut tre utilise pour calculer la couverturedune BTS.


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Diffraction

Ce phnomne est caus

par des surfaces ayant uneirrgularit (ouvertures,montagnes, tours)

Il se manifeste parlapparition de sourcessecondaires au niveau dece milieu (sources deHuygens)


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Diffraction: zones de Fresnel


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Diffraction: Knife-edge diffraction model


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Autres phnomnes: rflexion et rfraction


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Autres phnomnes: scattering

Surface non lisse trs petitedevant la longueur donde

Modle utilis: Rayleigh

Importance de modliser chaque phnomne etmme tout lenvironnement


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Exemple: modle de Weissberger de lattnuation desarbres

arbreslesdansnpropagatiodecedisd

GHzenfrquencef

dBennattnuatioL

dfdBL

f

f

tan:

:

:

45.0)( 284.0


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Environnement radio mobile Effet doppler: variation frquentielle


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Trajets multiple: variation temporelle

Un talement temporel du aux trajets multiple et causedes problmes dinterfrences inter-symboles.

c

courtplusletrajetlongplusletrajetspreadDelay


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Lenveloppe des signaux reus nest pas constante enfonction du temps: problme de Fading


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Il est caus par les trajets multiple.

Le signal arrivant au rcepteur est le vecteur somme du signaltransmis et ceux des chemins de rflexion avec dcalage de phaseet damplitudes.

Il est caus par la topologie et les obstacles

cest une attnuation du signal rsolu par un contrle adaptatifde la puissance soit BTS ou MS.


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Modlisation dun environnement

Effectuer des tudes statistiques et/ou des mesuresexprimentales et/ou des calculs dterministes.

Elaborer un modle de lattnuation ou gain enpuissance.

Valider ce modle lors de lapplication par desmesures relles.


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Modles connus:


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Exemple le modle dOkumura-Hata pour lenvironnementurbain

L(dB) = 69,55 + 26,16 log(f) -13,82 log(h)

+ [44,9 6,55 log(h)] log(d)A(h)Avecf: la frquence en MHz comprise entre 150 et 1500,h: la hauteur en m de la station de base comprise entre 30 et 300,h: la hauteur en m de la station mobile comprise entre 1 et 20,

d : la distance entre le mobile et la station de base en km comprise entre 1 et 20 km.Pour les villes de taille moyenne ou petite le facteur de correction :A (h) (dB) = [1,1 log10(f) 0,7] h [1,56 log10(f) 0,8] O 1m h 10m


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Validation dun modle

)(dBVVD prdictionmesure

Pour chaque point de mesure on calcule lerreur de prdiction

Analyse statistique des erreurs de prdictiion pour dterminer lavaleur moyenne, lcart-type.


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Critres de validation (normalis)

Valeur moyenne de lerreur de prdiction < 1dB.

5 dB

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