propagation gsm

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Propagation : 1- Introduction En communication radio mobile, il y a une communication directive pour la transmission qui nécessite la visibilité entre l’émetteur et le récepteur. Le récepteur reçoit souvent un ensemble d’ondes réfléchies correspondant à des trajets multiples, du fait que le signal et affecté par de nombreuses distorsions possibles qui déterminent les différents types des canaux selon: Amplitude (évanouissement de Rayleigh). Phase (dispersion des temps de propagation). Fréquence (effet doppler). Ces phénomènes dépendent d’une multitude de paramètres qui ne sont pas maîtrisables, par exemple : L’environnement urbain évolue (construction ou destruction d’immeubles). Les équations de propagation utilisent donc des lois de probabilité pour intégrer une incertitude sur les prédictions. 2- Paramètres fondamentaux d’une antenne Les principales caractéristiques d’une antenne sont : La bande de fréquence de fonctionnement. L’impédance (en générale 50). La puissance maximale admissible. Le gain. Le diagramme de rayonnement.

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Page 1: Propagation Gsm

Propagation :

1- Introduction

En communication radio mobile, il y a une communication directive

pour la transmission qui nécessite la visibilité entre l’émetteur et le

récepteur. Le récepteur reçoit souvent un ensemble d’ondes réfléchies

correspondant à des trajets multiples, du fait que le signal et affecté par de

nombreuses distorsions possibles qui déterminent les différents types des

canaux selon:

Amplitude (évanouissement de Rayleigh).

Phase (dispersion des temps de propagation).

Fréquence (effet doppler).

Ces phénomènes dépendent d’une multitude de paramètres qui ne

sont pas maîtrisables, par exemple :

L’environnement urbain évolue (construction ou destruction

d’immeubles).

Les équations de propagation utilisent donc des lois de probabilité

pour intégrer une incertitude sur les prédictions.

2- Paramètres fondamentaux d’une antenne

Les principales caractéristiques d’une antenne sont :

La bande de fréquence de fonctionnement.

L’impédance (en générale 50Ω).

La puissance maximale admissible.

Le gain.

Le diagramme de rayonnement.

Page 2: Propagation Gsm

Les deux dernières classes de paramètres définissent la façon dont

l’antenne rayonne dans les différentes directions; elles sont

particulièrement importantes.

2.1-Antennes des terminaux GSM/DCS

Les antennes des mobiles sont généralement des dipôles de longueur

λ/4 appelés «antennes 1/4 d’ondes ». Ce type d’antenne repose sur

l’hypothèse que la surface de support (sol, toit d’une voiture) est

conductrice et qu’elle réfléchit les ondes. La longueur de l’antenne

apparaît doublée. Dans le plan horizontal, les antennes sont

omnidirectionnelles. Le gain théorique est alors de 3dB soit 5,15dBi. En

pratique le support n’est pas un réflecteur parfait et le gain considéré est

0dBi à la fois pour les terminaux mobiles et pour les antennes sur

véhicules.

Pour les antennes montées sur un véhicule, il est possible de disposer

d’antennes colinéaires constituées de deux brins λ/2 qui présentent un

gain typique de 5dBi. Ces antennes sont dites «à gain».

Dans tous les cas, il est nécessaire de prendre en compte

l’environnement immédiat. Le rayonnement d’une antenne placée sur

l’aile d’un véhicule n’est pas le même que lorsqu’elle se trouve au centre

du toit. Pour les terminaux mobiles, le corps humain situé à proximité de

l’antenne induit un masque supplémentaire typique de 3dB.

2.2- Antennes des stations de base GSM/DCS

Plusieurs types d’antennes de station de base sont disponibles

suivant l’environnement à couvrir :

Antennes omnidirectionnelles à monter en extérieur et

principalement destinées aux zones rurales.

Page 3: Propagation Gsm

Figure 2.13: Antenne omnidirectionnelles de type KHATREIN

Antennes directionnelles en forme de panneau, à installer en

extérieur sur des mâts et utilisées pour couvrir les zones urbaines et

aussi rurales.

Figure 2.14: Antenne directionnelles de type KHETREIN 765

Antennes cylindriques omnidirectionnelles à monter en intérieur, se

présentant comme un cylindre.

Antennes directionnelles panneaux pour extérieur ou intérieur.

Page 4: Propagation Gsm

Les antennes directionnelles offrent un gain variant de 2dBi à 11dBi

(il s’agit alors d’un simple dipôle λ/2). Dans ce dernier cas l’ouverture

verticale à 3dB est de 6,5°, la hauteur de 3m pour GSM 900 et de 1.6m

pour DCS 1800.

Les antennes directionnelles présentent un gain pouvant aller jusqu’à

18dBi. De la même façon que pour les antennes omnidirectionnelles, plus

l’antenne est haute plus le gain est grand. L’ouverture verticale à 3dB est

de 6.5° (pour les antennes 18dBi), c'est-à-dire que l’énergie est

concentrée dans un plan horizontal contenant l’antenne. Or celle-ci est

généralement montée en hauteur pour être dégagée des obstacles proches;

il est donc intéressant d'incliner l’antenne de quelques degrés vers le bas

afin de couvrir le sol. Cette opération s’appelle le down-tilt ou

simplement tilt. Elle peut être mécanique ou bien obtenue électriquement

en jouant sur les déphasages des signaux.

Les constructeurs proposent des antennes avec un tilt électrique de 2

à 10°. Le rayonnement des dipôles constituants l’antenne est modifié par

l’environnement proche de l’antenne (autres antennes à proximités,

obstacles, corps…). Dans la pratique, on essaye de dégager l’antenne

pour que l’influence de l’environnement soit négligeable en contexte

macro-cellulaire. En environnement micro-cellulaire, l’antenne est

généralement installée contre un mur; le rayonnement est alors

directionnel même pour une antenne omnidirectionnelle.

Les antennes sont en générale adaptées à une bande de fréquence

particulière. Il existe cependant des antennes d’intérieur multi-bandes

(dual-bande) qui peuvent être utilisées à la fois pour GSM 900 et pour

DCS 1800.

Page 5: Propagation Gsm

3- Les mécanismes de propagation

3.1- La réflexion

Elle se produit suite à la rencontre d'un obstacle dont les dimensions

sont plus grandes que la longueur d'onde radio incidente. L'onde réfléchie

peut augmenter ou diminuer le niveau de champ à la réception. Le fading

à trajet multiple est attribué à ce phénomène. Dans ce cas, la distribution

de Rayleigh est la plus adaptée.

Il y a deux types de réflexion: la réflexion spéculaire et la réflexion

diffuse. Figure (2.15)

3.2- La réfraction

C’est un facteur très important dans le positionnement des sites

macro cellulaires. A cause de la variation de l'indice de réfraction de

l'atmosphère, les ondes radio se propagent suivant des courbes; pour cela

la zone de couverture effective d'un émetteur est plus large que les

résultats obtenus théoriquement.

3.3- La diffraction

La diffraction intervient dès que les dimensions de l’obstacle ne

sont plus infiniment grandes devant la longueur d’onde. La résolution

Figure 2.15: Réflexion spéculaire (a) et diffuse (b)

(a) (b)

Rayon incident Un seul

rayon réfléchi

Plusieurs rayon réfléchis

Rayon incident

Page 6: Propagation Gsm

analytique de ce problème peut être considérée comme une source

secondaire (Figure(2.16)).

La diffraction est un phénomène majeur dans la propagation des

signaux UHF en zone urbaine, où la vue directe entre l’émetteur et le

récepteur reste une situation très exceptionnelle.

La diffraction constitue donc un mécanisme permettant la réception

du signal malgré les obstacles qui masquent le récepteur, que ce soit dans

les milieux urbains ou ruraux.

3.4- L’absorption

La traversée des zones de pluie, de nuages ou de brouillard donne

lieu à une atténuation des ondes centimétrique et millimétrique. Cette

atténuation qui résulte des pertes par absorption et par diffusion,

augmente rapidement avec la fréquence.

Ce ne sont pas les pertes par absorption dans les goûtes d’eau qui

sont les plus importantes, mais les pertes par diffusion, qui dépend des

valeurs relatives de la longueur d’onde et de la dimension des particules.

Les nuages et les brouillards qui contiennent des gouttelettes d’eau

très fines ne produisent pas de phénomènes de diffusion importants. Par

contre, la pluie peut produire une atténuation d’autant plus importante

Figure 2.16 : Diffraction

Rayons diffractés

dans la zone d’ombre

Rayon incident

Obstacle

Page 7: Propagation Gsm

que la précipitation et intense, surtout aux fréquences supérieures à

10GHz. Les fréquences utilisées en radio communications mobiles sont

généralement plus faibles.

4-Les modèles de propagation

Etant donné que le calcul de l'atténuation de l'onde radio tout au long

de son chemin de propagation est toujours approximatif, des études

statistiques et mathématiques ont donné naissance à des modèles de

simulation de la propagation des ondes radio entre l’émetteur et le

récepteur. Ces modèles sont des algorithmes de calcul qui ont pour

résultat la prédiction du niveau de champ en fonction de la distance.

On distingue deux grandes catégories de modèles: les modèles

empiriques et les modèles déterministes.

Les modèles empiriques se basent sur des données statistiques.

Avec ce type de modèles toutes les influences de l'environnement sont

prises en compte sans qu'elles soient identifiées séparément, ce qui

constitue d'ailleurs leur principal avantage. L'exactitude de ces modèles

ne dépend pas seulement de l'exactitude des mesures, mais dépend aussi

des similarités entre l'environnement à analyser et l'environnement où les

mesures sont déjà effectuées. En d'autres termes, pour assurer l'efficacité

du modèle, il faut absolument l'appliquer à un environnement approprié.

Par contre les modèles déterministes s'appuient sur des principes

physiques et mathématiques. Pour cela ils peuvent être appliqués à

différents environnements sans que leurs résultats soient erronés. Dans la

pratique, leur implémentation nécessite une très grande base de données

renfermant les caractéristiques environnementales. En plus les

algorithmes utilisés sont trop compliqués ce qui rend leur implémentation

limitée et restreinte pour des petites surfaces (microcellules) ou pour des

Page 8: Propagation Gsm

environnements très réduits. N'empêche, si ces modèles sont implémentés

correctement, les résultats sont plus exacts que ceux issus des modèles

empiriques.

En se basant sur l'environnement radio et en respectant les

dimensions de la zone à couvrir, les modèles de prédictions peuvent être

classés en deux principales catégories: les modèles de propagation pour

les macrocellules et les modèles de propagation pour les microcellules:

4.1- Les modèles macrocellulaires

A partir de nombreuses mesures effectuées dans les environs de

Tokyo à différentes fréquences, Y. Okumura a calculé l'affaiblissement

médian en fonction de la distance et a déduit des graphiques permettant

des prévisions en fonction de divers paramètres. M. Hata a établi, à partir

de ces courbes, des formules empiriques qui ont été reprises dans le

rapport 567-4 du CCIR. Ces formules ont été complétées par la COST

231 (european COoperation in the field of Scientific and Technical

research, ensemble de comité réunissant des constructeurs et opérateurs

européens travaillant sur des questions spécifiques parmi lesquels le 231

étudie la propagation).

Les modèles de Hata et du COST 231-Hata s'appliquent pour des

tailles de cellules relativement grandes (de rayon supérieur ou égal à 1

km) lorsque l'antenne de la station de base est située au-dessus des

niveaux des toits avoisinants.

Les conditions d'applications du modèle sont les suivantes:

hauteur de l'antenne de la station de base hb comprise entre

30 et 200 m

hauteur de l'antenne du mobile hm comprise entre 1 et 10 m

Page 9: Propagation Gsm

distance entre le mobile et la station de base d (en

kilomètres) entre 1 et 20 km

fréquence exprimée en MHz.

4.1.1- Modèle de Hata

Le modèle de Hata s'applique aux fréquences comprises entre 150 et

1000MHz. En milieu urbain, l'affaiblissement en dB appelé ici Lu est

donné par:

Le paramètre a(hm) est un facteur de correction dépendant de la

hauteur de l'antenne de la station mobile et de l'environnement dont la

valeur est:

pour une ville de

taille

moyenne.

pour une grande

ville (et au dessus de

400 MHz).

Dans le cas d'un utilisateur au sol, c'est à dire pour une hauteur de

1,5 m, le coefficient a(hm) est tout à fait négligeable.

En milieu suburbain, l'affaiblissement Lsu exprimé en dB est donné

en appliquant la formule milieu urbain affectée d'une correction:

Lsu = Lu -2[Log(f/28)]2 -5,4

Lu = 69,55 + 26,16Log( f ) - 13,82 Log( hb ) - a( hm ) + [44,9 - 6,55 Log( hb )] Log(d)

a(hm) = [ l,1 Log(f) - 0,7 ] hm - [ 1,56 Log(f) - 0,8 ]

a(hm) = 3,2[ Log(11, 75 hm )] 2 - 4,97

Page 10: Propagation Gsm

En milieu rural, on distingue le cas où l'environnement est

totalement dégagé comme dans un désert (affaiblissement Lro) ou bien

semi-dégagé comme dans une campagne sympathique affaiblissement (

Lrqo) :

4.1.2- Modèle de COST 231-Hata

Le modèle COST 231-Hata s'applique aux fréquences comprises

entre 1500 et 2000MHz. En milieu urbain, l'affaiblissement Lu exprimé

en dB est donné par:

Avec :

a(hm) = [ 1,1Log(f) - 0,7 ] hm - [1,56 Log(f) - 0,8 ]

Cm = 0 dB pour une ville de taille moyenne.

Cm = 3 dB pour les grands centres métropolitains.

4.1.3- Modèle de Walfisch-Ikegami

Ce modèle empirique est une combinaison des modèles de J.

Walfisch et de F. Ikegami. Il a été encore développé par le projet du

COST231. Il s'appelle maintenant le modèle empirique de COST-

Walfisch-Ikegami.

Le modèle considère seulement les bâtiments dans le plan vertical

entre l'émetteur et le récepteur. L'exactitude de ce modèle empirique est

Lro = Lu - 4,78[Log (f)] 2 + 18,33Log (f) - 40,94 Lrqo = Lu - 4,78[Log (f)] 2 + 18,33Log (f) - 35,94

Lu =46,33+33,9Log(f)-13,82Log(hb)-a(hm)+[44,9-6,55Log(hb)]Log(d)+Cm

Page 11: Propagation Gsm

tout à fait haute parce que dans les environnements urbains

particulièrement, la propagation au-dessus des toits (diffractions

multiples) est la partie la plus dominante.

Les paramètres principaux du modèle sont :

La fréquence f comprise entre 800 et 2000MHz

L’hauteur de station de base hb entre 4 et 50 m

L’hauteur de station de mobile hm entre 1 et 3 m

Distance d entre le mobile et la station entre 20 et 5000 m

Les paramètres dépendants des bâtiments dans le plan

vertical entre l'émetteur et le récepteur tels que :

La valeur moyenne des hauteurs des bâtiments hroof

La valeur moyenne des largeurs des rues W

La valeur moyenne de la séparation des bâtiments b

Le modèle de Walfisch-Ikegami est un modèle empirique, il

distingue deux cas :

Figure 2.21 : Les paramètres dépendants des bâtiments dans le Modèle de Walfisch-Ikegami

Hm

Hb

b

hroof W

Page 12: Propagation Gsm

cas de visibilité directe LOS (line of sight).

cas de non visibilité directe NLOS (none line of

sight).

Cas de LOS :

Pour le cas de la visibilité directe la prévision est très facile, car

seulement une équation avec deux paramètres est nécessaire :

Cette équation de LOS est semblable à l'équation de

l’affaiblissement d'espace libre. Elle a été modifiée après l'évaluation des

mesures dans les villes européennes. Si la distance est d= 20 m,

l’affaiblissement est presque égal à l’affaiblissement de l’espace libre en

même distance.

Le graphe suivant montre la comparaison entre l’affaiblissement de

l'espace libre et l’affaiblissement de transmission avec l'équation de LOS

sur la gamme complète de la distance d.

d km

fMHz Lp = 42,6 + 26 Log [ ] + 20 Log [ ]

Page 13: Propagation Gsm

Cas de NLOS :

Les équations de NLOS sont plus compliquées. L’affaiblissement

dans le cas du NLOS est la somme des affaiblissements de l’espace libre

L0, de la perte multiple Lmsd (Multiple screen diffraction) et la perte Lrts

(rooftop-to-street).

avec : La limite de perte Lrts détermine la perte qui se produit sur l’onde

dans la rue où le récepteur est localisé. L'origine de cette perte vient du

modèle d'Ikegami, mais la COST 231 a prolongé cette équation:

Lo + Lrts + Lmsd si Lrts + Lmsd > 0

Lo si Lrts + Lmsd ≤ 0 Lp =

Figure 2.22 : Comparaison entre l’affaiblissement de l’espace libre et du cas de LOS

d km

fMHz L0 = 32,44 + 20 Log [ ] + 20 Log [ ]

Affaiblissement de cas de LOS Affaiblissement de l’espace libre

Page 14: Propagation Gsm

avec : ϕ : L’orientation de la route. La perte Lori d'orientation est une limite empirique de correction

obtenue à partir du calibrage avec des mesures.

Une approximation pour la perte de diffraction de multi-écran a été

éditée par Walfisch et Bartoni. Le COST 231 a modifié cette

approximation et a employé cette formule:

tels que :

Hb - hroof hroof – hm 18 – 15 Hb< hroof

18 hb > hroof kd =

Hb - hroof m1 + -18 .

0

Hb > hroof

Hb < hroof Lbsh =

ka =

54 Hb > hroof

54 – 0.8 Hb - hroof m d ≥ 0.5km et hb ≤ hroof

54 – 0.8 Hb - hroof m d < 0.5km et hb ≤ hroof d

0.5 km

Lrts = - 16.9 – 10 Log [ ] + 10 Log + 20 Log + Lori f

MHz W m

hroof – hm m

-10 + 0,354 pour 0° ≤ ϕ < 35°

Lori =

φ

deg

4,0 – 0,114 [ - 35 ] pour 55° ≤ ϕ < 90°

φ deg

2,5 + 0,075 [ - 35 ] pour 35° ≤ ϕ < 55°

φ deg

Lmsd = Lbsh + Ka + Kd . Log + Kf . Log - 9 . Log d Km

f MHz

b m

Kf = - 4 +

f MHz 925

- 1 0.7

1.5

Pour les moyennes villes et les milieux suburbains

Pour les grandes villes f MHz 925

- 1

Page 15: Propagation Gsm

4.2-. Les modèles microcellulaires En milieu urbain, lorsque l'antenne de la station de base est située en

dessous du niveau des toits et que les puissances d'émission sont faibles,

la zone couverte est appelée « microcellule ». Si le mobile est en visibilité

de la station de base (LOS, Line Of Sight), le trajet direct de l'onde est

prépondérant devant les diffractions et les réflexions. L'affaiblissement

est estimé par la formule suivante, proposée par le comité COST 23:

L los = 42.6 + 20Log ( f ) + 26Log( d ) pour d> 0.02 km. [15]

Elle est pertinente pour des fréquences de 800 à 2000MHz, une

antenne mobile entre 1 et 3 m et une antenne de station de base entre 4 et

50 m.

Un modèle simple, lorsque le mobile ne se trouve plus dans la même

rue que la station de base consiste à considérer que les ondes se propagent

le long des rues comme dans un guide d'onde, et à compter la distance

suivant les rues. Il est possible d'utiliser alors la formule ci dessus et

d'ajouter 20dB de perte supplémentaire par coin de rue.

5- Le multitrajet

En services mobile terrestre, rarement on trouve l’émetteur et le

récepteur en visibilité directe à cause des différents obstacles tels que les

murs, les toits, la végétation, les véhicules…

Et le seul phénomène qui peut franchir ces obstacles et mettre

l’émetteur et le récepteur en communication (malgré l’absence de

Page 16: Propagation Gsm

visibilité directe) est la propagation par trajets multiples. Donc elle assure

une certaine continuité de la couverture radio.

En outre, les trajets multiples affectent les trois paramètres de la

façon suivante:

la fréquence par l’effet doppler.

l’amplitude par le fading de Rayleigh.

la phase par la dispersion des temps de propagation selon les

trajets.

5.1- L’effet doppler Il s’applique à toute forme d’onde transmise ou reçue par un mobile

en déplacement.

Si F est la fréquence de l’onde transmise, l’effet doppler déplace

cette fréquence, à la réception d’une quantité:

Doppler Spread = Fdi = f cv

cos α i

Où v est la vitesse du mobile, c est la vitesse de la lumière et α i est l’angle formé par la direction du vecteur vitesse du mobile avec celle du vecteur de propagation de l’onde transmise (fig. 2.25).

Pour un mobile terrestre soumis à l’action de nombreux diffracteurs

et réflecteurs situés de façon quelconque par rapport à sa direction de

déplacement, l’onde reçue est la superposition de N ondes incidentes sous

les angles α i pratiquement quelconques. Ainsi une raie spectrale F est

transformée en une répartition d’énergie sur un intervalle de fréquence.

Ei

v →M α i

Figure 2.25 : Paramètres de l’effet Doppler

Page 17: Propagation Gsm

5.2- Le fading de Rayleigh

La téléphonie mobile ne cessant de se développer, on voit facilement

que la densité d’abonnés sera plus élevée dans les zones les plus

peuplées, c'est-à-dire dans les villes. L’emploi d’une station mobile en

ville produit un autre effet perturbateur: l’évanouissement dû à la

propagation par trajets multiples ou évanouissement de Rayleigh. Ce

phénomène survient lorsque le signal utilise plusieurs trajets entre

l’antenne d’émission et l’antenne de réception. Le signal n’est pas reçu

directement de l’antenne d’émission mais d’un bon nombre d’autres

directions correspondant à des rebonds sur les bâtiments, etc. il n’existe

pas de trajet en visibilité directe entre les antennes, les signaux atteignant

la station mobile après de multiples réflexions sur les bâtiments de grande

taille. Ceci signifie que le signal reçu constitue la somme d’un grand

nombre de signaux identiques qui ne diffèrent que par la phase (et dans

une moindre mesure, par l’amplitude). Si l’on somme ces signaux sous la

forme de vecteurs on peut obtenir une somme vectorielle très proche de

zéro, ce qui signifie que l’intensité du signal est également très proche de

zéro, correspondant à un creux d’évanouissement très important.

5.3- Delay spread ou la dispersion des retards

f f + fd f - fd x

P(x)

Figure 2.26 : spectre d’une onde de fréquence f déformée par l’effet doppler

Page 18: Propagation Gsm

Le trajet direct est généralement plus court que les trajets réfléchis.

C'est-à-dire que ces derniers arrivent au récepteur avec un certain retard

par rapport au trajet direct. Les signaux provenant de la même source

arrivent donc au niveau du récepteur avec des retards différents.

Le delay spread est calculé par la formule simplifiée suivante :

Où c est la vitesse de la lumière

Le delay spread produit un bruit nommé, le brouillage intersymboles

(ISI, Inter Symbol Interference), signifiant que les symboles consécutifs

interférent l’un avec l’autre. Le côté récepteur éprouve alors des

difficultés à déterminer quel est le symbole réellement détecté (c'est-à-

dire reçu). Un exemple de ce phénomène est montré sur la figure

suivante, où la station de base a transmis la séquence 1, 0.

1

1

0

0

1

1

0

1

1. 2. 3.

Figure 2.27 : dispersion des retards

=Multipath spread Le trajet le plus long – le trajet le plus court C

Page 19: Propagation Gsm

Si le signal réfléchi arrive avec un retard précisément égal au temps

d’un bit après le signal direct, le récepteur détecte un 1 de l’onde réfléchie

au même moment où il détecte un 0 de l’onde directe. Le symbole 1

interfère avec le symbole 0.

Enfin, pour remédier aux inconvénients créés par les phénomènes de

trajets multiples, il est indispensable d’utiliser des techniques de diversité.

6- inter-modulation

Le phénomène d’inter-modulation à lieu lorsque deux émetteurs qui

transmettent sur des fréquences différentes, se perturbent mutuellement

quand ils sont proches ou très puissants.

En réception, l’inter-modulation a pour origine la présence de

plusieurs signaux émis sur des fréquences différentes avec des niveaux

élevés à l’entrée du récepteur. Il en résulte des battements entre les divers

signaux qui sont créés sur le premier étage non linéaire du récepteur et

dont l’un des produits coïncide avec la fréquence nominale (fréquence du

signal utile) de réception. Si f est la fréquence du signal utile, f1et f2 les

fréquences des deux signaux brouilleurs, il peut apparaître un bruit

d’inter-modulation si 2.f1 – f2 = f et d’une façon générale si |m.f1 – f2| = f,

avec m un entier.

En émission le phénomène d’inter-modulation sera présent dans le

cas où plusieurs émetteurs sont installés sur un même site et que leurs

antennes sont très proches de l’ordre de quelques quinzaines de mètres ou

entre les différents canaux d’un émetteur. Supposons qu’une antenne A1

Page 20: Propagation Gsm

émet avec une fréquence f1, et une antenne A2 émet un signal sur une

fréquence f2. Si le signal émis par l’antenne A1 parvient à l’antenne A2, le

battement sur la deuxième harmonique de f2 et f1 engendre une fréquence

f3 = 2.f2 – f1 rayonnée par l’antenne A2. De même, l’émetteur A1 engendre

une fréquence f4 = 2.f1 – f2. Il existe de plus des radiations parasites sur f5

= 3.f2 – 2.f1 et f6 = 3.f1 – 2.f2.

Pour faire face à ces problèmes, les planificateurs ont mis en place des techniques de diversité comme décrit ci-dessous.

7- Techniques de diversité

Étant donné un canal de transmission affecté par des

évanouissements, la diversité est, par définition, la transmission du même

message d’information via plusieurs trajets distincts dont les statiques

d’évanouissements sont indépendantes.

7.1- La diversité d’espace

Elle consiste à transmettre par un émetteur unique vers plusieurs

récepteurs distincts dont les aériens (antennes) sont suffisamment

espacées pour que la transmission subisse dans chaque cas une statistique

de fading indépendante, et pour que la probabilité de voir ces canaux

affectés simultanément par un fort creux d’évanouissement est très

réduite.

En service mobile, la diversité d’espace pose le problème de doter le

terminal mobile de plusieurs antennes, ce qui paraît difficile sur un

dispositif de petites dimensions. Donc cette technique est utilisée

seulement pour la liaison montante en plaçant, au niveau des stations de

base, deux antennes distantes de quelques dizaines de longueur d’onde.

7.2- La diversité en fréquence

Page 21: Propagation Gsm

Elle consiste à émettre par deux canaux de transmission entièrement

différents de porteuses f1 et f2 suffisamment éloignées, ce qui n’est pas

utilisé dans les systèmes cellulaires en raison de la consommation

spectrale qui se trouve doublée. En revanche, le saut de fréquence lent

permet de réduire les perturbations apportées par le canal.