PROPAGATION DES ONDES RADIOÉLECTRIQUES

PROPAGATION DES ONDES RADIOÉLECTRIQUES

Les algorithmes de transfert intercellulaire ont fait l’objet de plusieurs recherches. Ces recherches sont directement liées au phénomène de propagation des ondes radioélectriques qui présente un défi pour la modélisation du canal de propagation. Afin de comprendre les systèmes de communications sans fil, et en particulier les algorithmes de transfert intercellulaire, le présent chapitre traite les aspects pertinents de la propagation des ondes radioélectriques. Ce chapitre est divisé en deux parties. La première partie aborde la caractérisation statistique de la propagation des ondes radioélectriques. La deuxième partie se concentre sur le phénomène de propagation des ondes radioélectriques dans le cadre d’un environnement microcellulaire. 1.1 Caractérisation statistique de la propagation des ondes radioélectriques Un modèle bien établi de la propagation des ondes radioélectriques divise la puissance du signal reçu en trois composantes: l’affaiblissement de propagation (Path Loss), l’évanouissement à grande échelle (Large Scale Fading ou Shadow Fading) et l’évanouissement à petite échelle (Small Scale Fading ou Multipath Fading) (Rappaport, 2002). 1.1.1 Affaiblissement de propagation Le phénomène d’affaiblissement de propagation est lié à la diminution de la puissance du signal émis par la station de base (dans le cas d’un réseau cellulaire) ou un point d’accès (dans le cas d’un réseau local sans fil). En général, les observations empiriques montrent que la puissance du signal reçue tend à suivre la courbe d-n, où d est la distance entre la station de 5 base et les utilisateurs, et n est l’exposant d’affaiblissement de propagation qui varie en fonction de la géométrie du milieu (généralement entre 2 et 6). Les valeurs typiques de l’affaiblissement de propagation sont présentées dans le Tableau 1.1. les environnements de propagation ne sont généralement pas en espace libre car ils comportent non seulement des trajets multiples de réflexion, diffraction et réfraction mais en plus le trajet peut être obstrué. A priori, on considère un exposant d’affaiblissement typique, n, égal à environ 4 dans la plupart des endroits autour d’une station de base. Ceci peut être expliqué par le modèle de réflexion sur le sol et par les pertes par absorption dans les réflecteurs et les diffuseurs. Immédiatement autour de la station de base, la propagation est supposée dans l’espace libre. Cependant, plus loin de la station de base, la puissance du signal du trajet direct et celle des trajets réfléchis sont comparables. Ces signaux sont additionnés au récepteur et leur addition peut être constructive, si les signaux arrivent en phase, comme elle peut être destructive dans le cas où les signaux arrivent en opposition de phase. La propagation des signaux, loin de le la station de base, ne peut donc pas être réduite à une propagation dans l’espace libre. Par conséquent, il existe des méthodes de modélisation pour approximer les effets du canal dans de telles circonstances. Supposons que nous avons deux antennes à une distance d0 mètres, comme dans la figure 1.1. L’antenne de l’utilisateur est à une hauteur de h1 mètres et l’antenne de la station de base est à h2 mètres. Il y a deux chemins principaux entre la station de base et l’utilisateur, à savoir le trajet direct et le trajet réfléchi par le sol. Le chemin réfléchi fait un angle θ avec le sol. En général, θ sera faible lorsque d0 est beaucoup plus grand que h1 et h2. Toutefois, pour plus de clarté dans l’illustration, la taille de θ a été agrandie dans la figure 1.1. Évanouissement à petite échelle L’évanouissement à petite échelle est un phénomène lié aux fluctuations rapides de l’amplitude ou de la phase d’un signal sur une courte période de temps ou de distance. Dans ce cas, les effets de l’évanouissement à grande échelle peuvent être ignorés. L’interférence entre un minimum de deux versions du signal transmis cause cet évanouissement. Ces signaux arrivent au récepteur avec un léger décalage temporaire. Ils se combinent au récepteur pour donner un signal résultant qui varie beaucoup en amplitude et en phase, en fonction de la vitesse du récepteur. Dans un premier lieu, nous supposons que le signal transmis est un signal à bande étroite relativement à l’environnement de propagation. En d’autres termes, la réponse en fréquence du canal sans fil est relativement plate ou constante dans la bande de fréquences où le signal a le plus de puissance. Si le signal transmis est un signal à modulation numérique, la notion de « bande étroite » indique que la période d’un symbole est beaucoup plus grande que la plus grande des différences de la longueur des chemins significatifs entre l’émetteur et le récepteur. Un chemin significatif est un chemin dont une importante fraction de la puissance du signal est reçue. On suppose que chaque trajectoire a une phase aléatoire indépendante décalée par rapport à une trajectoire de référence. Le décalage de phase peut être modélisé par une variable aléatoire uniformément distribué entre 0 et 2π. Supposons aussi que la trajectoire de référence est dominante (c’est à dire qu’elle transmet une puissance moyenne significativement plus grande que celle véhiculée par toutes autres trajectoires, mais pas nécessairement plus grande que leur somme). Si toutes les autres trajectoires transmettent à peu près la même puissance moyenne, alors il peut être démontré que l’amplitude du signal reçu suit une distribution de Rice (Rice, 1945). Ce résultat a été obtenu par Rice dans son 11 article sur l’analyse mathématique d’un bruit aléatoire (Rice, 1945). La densité de probabilité d’une variable aléatoire

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 PROPAGATION DES ONDES RADIOÉLECTRIQUES
1.1 Caractérisation statistique de la propagation des ondes radioélectriques
1.1.1 Affaiblissement de propagation
1.1.2 Évanouissement à grande échelle
1.1.3 Évanouissement à petite échelle 1.2 Propagation dans un environnement micro cellulaire
1.3 Conclusion
CHAPITRE 2 LE TRANSFERT INTERCELLULAIRE
2.1 Introduction au transfert intercellulaire
2.1.1 Définition
2.1.2 Caractéristiques
2.1.3 L’importance du transfert intercellulaire
2.2 Types de transfert intercellulaire
2.3 Le processus du transfert intercellulaire
2.4 Les algorithmes de décision pour le transfert intercellulaire
2.4.1 Algorithmes basés sur une comparaison de seuil
2.4.2 Algorithmes basés sur l’intelligence artificielle
2.4.3 Algorithmes basés sur une fonction coût
2.4.4 Choix de l’algorithme
CHAPITRE 3 ALGORITHME DE TRANSFERT INTERCELLULAIRE BASÉ SUR LE
FILTRAGE DE KALMAN
3.1 L’environnement de propagation
3.2 Filtrage ou estimation du signal
3.2.1 Filtre EWMA
3.2.2 Filtre de Kalman
3.3 Algorithme de décision
3.3.1 Algorithme basé sur une comparaison de seuil du signal estimé
3.3.2 Algorithme basé sur une comparaison de seuil du signal avec une
Minuterie de passage
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE