1、Rec. UIT-R F.1106 1RECOMMANDATION UIT-R F.1106INFLUENCE DE LA PROPAGATION SUR LA CONCEPTION ET LE FONCTIONNEMENTDES FAISCEAUX HERTZIENS TRANSHORIZON(Question UIT-R 103/9)(1994)Rec. UIT-R F.1106LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) que la propagation influe de faon dcisive sur la con
2、ception et le fonctionnement des faisceaux hertzienstranshorizon;b) que les caractristiques de transmission peuvent tre dfinies en fonction de lamplitude et de la phase dunsignal reu;c) que les variations damplitude en fonction du temps se composent dune variation rapide superpose unevariation plus
3、lente;d) que la variation rapide, essentiellement due des phnomnes de propagation par trajets multiples, peutsouvent tre attnue en faisant appel des techniques de rception en diversit;e) que les effets de la variation plus lente de la puissance reue peuvent tre rduits par lutilisation dquipementsde
4、transmission grande puissance, dantennes gain lev, de dispositifs de rglage automatique de la p.i.r.e., desystmes de rception trs faible bruit, de lignes dalimentation faibles pertes, de mthodes dadaptation de la chargeet de procds de dtection amliors, ainsi que par toutes autres mthodes doptimisati
5、on des systmes associes auchoix judicieux de la porteuse radiolectrique, de la largeur de bande et de la modulation,recommande1. que les indications figurant lAnnexe 1 soient prises en considration dans la conception et le fonctionnementdes faisceaux hertziens transhorizon (Notes 1 et 2);2. quen par
6、ticulier les facteurs suivants soient pris en considration dans la conception et le fonctionnement desfaisceaux hertziens numriques transhorizon:2.1 le gain global des antennes dmission et de rception peut tre infrieur la somme des gains dantenne pourdes ondes planes, tel quindiqu au 2 de lAnnexe 1;
7、 cette diminution apparente du gain est appele dgradation dugain ou perte de couplage entre lantenne et le milieu;2.2 la Recommandation UIT-R F.698 doit tre observe en matire de choix des bandes de frquences alloues deprfrence aux faisceaux hertziens transhorizon;2.3 les techniques de rception en di
8、versit diversit despace, diversit en frquence et la diversit angulaire contribuent efficacement rduire les effets nuisibles des fluctuations rapides dun signal en rception, tel quindiqu au 4.1 de lAnnexe 1;2.4 les mthodes dcrites au 4.2 de lAnnexe 1 permettent destimer la largeur de bande de transmi
9、ssion dunsystme utilisant les techniques de diversit;2.5 il conviendrait, pour attnuer les effets de la dispersion par trajets multiples sur les faisceaux hertzienstranshorizon, de prendre en considration lordre de diversit, lgalisation adaptative, et la slection de modemsefficaces, tel quindiqu au
10、5 de lAnnexe 1;2.6 il conviendrait pour attnuer le brouillage des autres systmes provoqu par les lobes latraux et par les portesanormales obtenues par des conditions de propagation amliore, dutiliser un dispositif de rglage automatique duniveau de la puissance dmission, partir du niveau de rception
11、des rcepteurs associs loigns.Note 1 La prsente Recommandation est applicable aux faisceaux transhorizon dispersion troposphrique, mais pasncessairement aux faisceaux qui utilisent dautres modes de propagation (diffraction, etc.).Note 2 La Recommandation UIT-R PN.617 doit galement tre prise en compte
12、 en ce qui concerne les donnes depropagation requises pour la conception des faisceaux hertziens transhorizon.2 Rec. UIT-R F.1106ANNEXE 1Facteurs rgissant linfluence de la propagationsur la conception et le fonctionnementdes faisceaux hertziens transhorizon1. IntroductionLa prsente Annexe concerne l
13、es systmes transmettant un nombre relativement faible de voies tlphoniquesou un signal de tlvision.Les caractristiques de transmission peuvent tre dfinies en fonction de lamplitude et de la phase du signalreu. Pour un systme transhorizon, ces caractristiques de transmission (amplitude et phase) vari
14、ent avec la frquence etle temps.On constate que les variations de lamplitude en fonction du temps se prsentent sous la forme dune variationrapide superpose une variation plus lente. La premire, qui est essentiellement due des phnomnes de propagationpar trajets multiples, peut souvent tre attnue par
15、la mise en oeuvre de la rception en diversit. Quant aux effets de lavariation lente de la puissance reue, ils peuvent tre rduits par lutilisation dquipements de transmission grandepuissance, dantennes gain lev, de systmes de rception trs faible bruit, de lignes dalimentation faibles pertes,de mthode
16、s dadaptation de la charge aux conditions de transmission et de procds de dtection amliors ainsi que partoutes autres mthodes permettant dobtenir un fonctionnement optimal, qui sont associes au choix judicieux de laporteuse radiolectrique, de la largeur de bande et de la modulation.2. Baisse de gain
17、 dantenneLe gain global des antennes dmission et de rception peut tre infrieur la somme des gains dantenne pourles ondes planes. Cette diminution apparente du gain est appele dgradation du gain ou perte de couplage entrelantenne et le milieu. Des analyses thoriques montrent que la perte dpend du gai
18、n dantenne et de langle de diffusion.Exprimentalement, on a constat que le gain dantenne pour le trajet, ou gain total quivalent de lantennepour un systme transhorizon, est pratiquement indpendant de la distance entre environ 150 et 500 km. Daprs cesmmes expriences, le gain total quivalent (Fig. 1)
19、peut tre considr comme ne dpendant que de la somme des gainsdes antennes en espace libre, sans grandes corrections, condition que ni lun ni lautre des gains en espace libre nedpasse environ 50 dB et que les gains des deux antennes ne soient pas trop diffrents.Des tudes ultrieures ont montr que la ba
20、isse du gain dantenne est lie la rapidit de dcroissance aveclaltitude du gradient de lindice de rfraction dans le volume commun et, par suite, la loi de variation de la baisse de gaindantenne en fonction de la distance dpend un peu du climat. Cette tude montre aussi que, lorsque les gains desantenne
21、s augmentent, la pente de la courbe de la Fig. 1 tend asymptotiquement vers 1/4.3. Choix de la bande de frquencesLe choix dune bande de frquences pour un faisceau hertzien transhorizon dpend des facteurs suivants: tude des effets de la propagation, de manire obtenir un niveau de puissance reue suffi
22、sant et unelargeur de bande dmission approprie; tude du partage des frquences, en tenant compte de la puissance dmission gnralement leve desfaisceaux hertziens transhorizon.Ces questions sont examines dans la Recommandation UIT-R F.698.4. Rception en diversit sur les liaisons en faisceaux hertziens
23、transhorizonDans la plupart des systmes transhorizon, on sest efforc de rduire les effets nuisibles des fluctuations dues la propagation en mettant profit les proprits de corrlation partielle du signal transmis, au moyen dune rceptionet/ou dune mission en diversit. Les techniques de diversit sont au
24、ssi trs utiles pour les systmes numriques defaisceaux hertziens transhorizon car elles peuvent rduire la dgradation court terme imputable aux vanouissementsdus la propagation par trajets multiples.Rec. UIT-R F.1106 340 50 60 70 80 90 100 110405060708090100110GaineffectiftotalGenpropagationpardiffusi
25、ontroposphrique(dB)pSomme des gains dantennes en espace libre, G + G (dB)trFIGURE 1Relations entre les gains dantennes (propagation par diffusion troposphrique)D01FIGURE 1/F.1106.D01 = 12 CM4.1 Moyens dobtenir des signaux en diversit4.1.1 GnralitsLes mthodes les plus classiques sont la diversit de f
26、rquence (mission simultane du mme signal dansdeux canaux ou davantage) et la diversit despace (utilisation de deux antennes, ou davantage, la rception et/ou lmission). Dans certains systmes en exploitation, on a utilis une combinaison de la diversit de frquence et de ladiversit despace. On sest rend
27、u compte aussi des avantages que prsente une forme de rception en diversit danslaquelle on tire parti des proprits relativement sans corrlation de la direction darrive et qui permet de rduire nonseulement les difficults dues aux vanouissements rapides, mais encore les pertes par couplage entre lante
28、nne et lemilieu environnant.Il nest pas indispensable que les coefficients de corrlation soient faibles pour tirer des avantages substantielsde la rception en diversit.4 Rec. UIT-R F.11064.1.2 Diversit despace dans les systmes diffusion troposphriqueEn ce qui concerne la diversit despace, les distan
29、ces de diversit thoriques ont t tudies en fonction de ladistance de corrlation horizontale Dhperpendiculaire au trajet de la distance de corrlation horizontale Daparallle autrajet et de la distance de corrlation verticale Dv. Le paramtre le plus utilis, Dhsexprime par:Dh= 3 a / 4d (1)o:d : longueur
30、du trajeta : rayon terrestre quivalent : longueur donde.Dans de nombreux systmes diffusion troposphrique, on a adopt la valeur Dh= 100 .4.1.3 Diversit en frquence dans les systmes diffusion troposphriqueOn a trouv, par la thorie, que le coefficient de corrlation en frquence entre les enveloppes de d
31、eux signauxtait donn par la formule: (2 1) = exp (2 pi )2(2 1)2(2)dans laquelle: = 2l (sin ( / 2) / c)o: angle de diffusionc : vitesse de la lumirel : cart type de chaque dimension du volume de diffusion (en coordonnes trirectangulaires); l est fonctionde paramtres gomtriques et radiomtorologiques.J
32、usquici, la corrlation en frquence a plus retenu lattention des exprimentateurs que la corrlation danslespace. La corrlation en frquence nest pas seulement importante pour valuer la capacit en largeur de bande, maiselle constitue aussi un paramtre pour la ralisation des systmes diversit de frquence.
33、 Naturellement, la valeurminimale de lcart utiliser dpend de louverture du faisceau et de la distance. Un cart de 3 MHz suffit pour donnerlieu un coefficient de corrlation infrieur ou gal 0,6 sur des trajets de 226 et de 345 km aux frquences 600 ou2 120 MHz, avec une antenne dmission de 10 m et une
34、antenne de rception de 3 m.4.1.4 Diversit angulaire dans les systmes diffusion troposphriqueLa diversit angulaire est une mthode qui permet dutiliser au maximum une bande de frquences limite. Lesrsultats de certains essais effectus au Royaume-Uni entre 1,7 et 2,7 GHz sur des trajets de 250 350 km pr
35、ouventquavec des antennes dun diamtre variant de 18 25 m on obtient des coefficients de corrlation de 0,2 et de 0,4 avecdeux faisceaux dantenne spars par environ une largeur de faisceau, le chiffre le plus bas tant fourni par la diversitangulaire dans le plan vertical. Ces rsultats concordent bien a
36、vec la thorie. Ces essais ont rvl une dcorrlationnotable court terme, ils ont montr galement que le coefficient de corrlation court terme entre les faisceaux anettement tendance dcrotre en mme temps que le niveau des signaux. Le premier de ces effets est propre ladiversit angulaire. On peut sattendr
37、e que la performance globale dune liaison diversit angulaire correctement miseen oeuvre soit voisine de celle de la diversit en frquence, malgr un lger accroissement de laffaiblissement detransmission, imputable aux compromis techniques indispensables.Les tudes thoriques dcrites prvoient que la dive
38、rsit angulaire donnera les meilleurs rsultats avec degrands angles de diffusion.Une nouvelle confirmation de lefficacit de la diversit angulaire a t donne par les essais effectus au Japon 1,8 GHz sur un trajet de 256 km avec des antennes dun diamtre de 19 m (gain = 47,5 dB), o des coefficients decor
39、rlation infrieurs 0,4 ont t obtenus pour des sparations de faisceaux suprieures environ 6 mrad.Rec. UIT-R F.1106 54.2 Considrations sur la largeur de bande de transmissionLorsquon value les effets de la rception en diversit au point de vue de la largeur de bande et de la qualit detransmission, il es
40、t commode de caractriser le systme de transmission par un rseau ayant des caractristiquesamplitude/frquence et phase/frquence qui varient dans le temps dune faon alatoire.On peut valuer thoriquement la dispersion damplitude linaire z en supposant que lamplitude du signal lextrmit de la bande passant
41、e obit une loi de rpartition de Rayleigh. La probabilit pour que lon ait z T ), le brouillage entre symboles ne peut tre combattuquen utilisant des mthodes adaptatives spciales de rception.Dans la pratique, la dispersion due aux trajets multiples prsente des variations court terme ainsi que desvaria
42、tions long terme. Des mesures faites au Royaume-Uni ont montr que pour une valeur mdiane de 2 gale 106 ns, lcart type de la variation long terme de 2, valu daprs des chantillons de 10 ms (valeurs moyennes sur92 s) tait de 15 ns. Lcart type de la variation court terme de 2, valu daprs des chantillons
43、 de 10 ms, tait alorsde 50 ns. Pour la liaison dessai de 124 km transmettant 2 048 kbit/s en MDP-4 cohrente, la valeur mdiane de 2 / Ttait de 0,1.5.3 Mthodes de transmission pour accrotre lordre de diversit quivalentAvec un dbit binaire relativement faible dans la bande de frquences attribue, on peu
44、t utiliser des signauxmultifrquences parallles ou squentiels pour chaque metteur.Rec. UIT-R F.1106 7Les signaux multifrquences parallles sutilisent pour crer une srie de frquences quidistantes parmodulation de frquence supplmentaire, et sur cette base il est possible de raliser une diversit en rcept
45、ionsupplmentaire, par exemple une rception en diversit triple.Les signaux multifrquences squentiels (gnralement de frquence quadruple) peuvent tre utiliss pour ladiversit double ou quadruple en frquence temporelle avec modulation combine de frquence et par dplacement dephase.On considre comme une va
46、riante de la technique de diversit temporelle, la combinaison faite de codesconnus et de lentrelacement des bits pour la dcorrlation des erreurs. Toutefois, cette mthode damlioration de laqualit est accompagne dun retard considrable dans la transmission de linformation.5.4 Egalisation adaptativeLemp
47、loi des moyens dgalisation adaptative pour rduire les brouillages entre symboles et, partant, augmenterla capacit de trafic des systmes de faisceaux hertziens transhorizon modulation numrique a t expos dans lalittrature. Cette galisation permet dinclure dans la conception du rcepteur la diversit inhrente la dispersion partrajets multiples, ce qui entrane une amlioration prvisible pour ce qui est des erreurs, pour une valeur donne de .Idalement, lgalisation adapt
