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
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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Environnement radio mobile
Propagation dans lespace libre (contexte Line ofSight LOS)
Exemple: Modle de Friis
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Environnement radio mobile
Condition:
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
Condition
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Environnement radio mobile
Formule gnrale:
RQ: cette formule peut tre utilise pour calculer la couverturedune BTS.
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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
Diffraction: zones de Fresnel
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Environnement radio mobile
Diffraction: Knife-edge diffraction model
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
Autres phnomnes: rflexion et rfraction
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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
Trajets multiple: variation temporelle
Un talement temporel du aux trajets multiple et causedes problmes dinterfrences inter-symboles.
c
courtplusletrajetlongplusletrajetspreadDelay
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
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Environnement radio mobile
Lenveloppe des signaux reus nest pas constante enfonction du temps: problme de Fading
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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
Modles connus:
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Environnement radio mobile
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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Environnement radio mobile
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.
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