4IR-BE Dimensionnement Interface Radio 2012 v3 (2)

8/20/2019 4IR-BE Dimensionnement Interface Radio 2012 v3 (2)

1/84

135 avenue de Rangueil – 31077 Toulouse cedex 4 – Tel : 05.61.55.95.13 – Fax : 05.61.55.95.00 - www.insa-toulouse.!

BE Dimensionnement d’interfaceradio pour réseau cellulaire

Eléments de cours pour ledimensionnement de réseau

cellulaire WCDMA

4ème année IR

Alexandre Boyer


2/84

"i#ensionne#ent d$inte!ace !adio %ou! !&seaux cellulai!es - 4e ann&e 'R 2

1.uel!ues éléments sur le s"stème #M$%

&.'rocédures associées ( la couc)e p)"si!ue

*.Modélisation de la propa+ation des ondes

électroma+néti!ues

4.Dimensionnement et planification du sous

s"stème radio #M$%

,.Anne-es

(o##ai!e


3/84


1. )uel*ues &lents su! les+st,#e T(


4/84


1. )uel*ues &lents su! le s+st,#e T(

T( - (e!vices

$ransmission as"métri!ues ( déit inaire /ariale0 us!u’( & Mits2s en

indoor0 13 m2) 5*6''7release ,8

Multiple-a+e de différents t"pes de ser/ice

Classe A 9 con/ersation 5télép)onie0 /isiop)onie80 retard : 1,3 ms

Classe B 9 flu- de données 5flu- audio0 /idéo80 contrainte délai mo".

Classe C 9 mode interactif 5na/i+ation internet80contrainte délai faile

Classe D 9 mode tac)e de fond0 pas de contrainte sur le délai

Deu- t"pes de modes de commutation 9

De circuits9 pour les ser/ices classe A et B 5télép)onie ; données entemps réel8

De pa!uets 9 pour les ser/ices classe C et D


5/84



/a!act&!isti*ues g&n&!ales de l$inte!ace !adio /"

Mode d’accès CDMA ; ?

?

C)ip Rate *.4 Mc)ips2sModulation '%@0 17AM0 47AM

AC=R 1 et AC=R & 4, dB et ,3 dB

Bande de fré!uence 5Europe8 5#= #plin0 D= Donlin8 9

Fréq(GHz)

$DD#=2D=

$DD#=2D=


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"i#ensionne#ent d$inte!ace !adio %ou! !&seaux cellulai!es - 4e ann&e 'R

Accès multiple par répartition de code

5CDMA8.

$ous les utilisateurs émettentsimultanément sur la mHme ande defré!uence.

Modulation ( sé!uence directe 5D%7%%8 9 l’utilisation de codes uni!ues0pseudo7aléatoires et ort)o+onau-permet de séparer les utilisateurs.

tilisation %lus eicace du s%ect!e

2a!tage de la %uissance et del$inte!&!ence

W7CDMA Wide and CDMA 5, M>?8.

6


/"


7/84"i#ensionne#ent d$inte!ace !adio %ou! !&seaux cellulai!es - 4e ann&e 'R 7


2!inci%e de la #odulation &tale#ent de s%ect!e

(n

/8annel

-1 ($n

(w ($w

C)a!ue it du si+nal ( transmettre est multiplié 5-or8 par un code

pseudo7aléatoire ' 5'seudo7random code oise8. =a sé!uence du code est uni!ue0 elle constitue aussi la clé de coda+e

et est constitué de éléments appelés /'2.

(n'w

b

C

F

F SF =

(ignal&tal& (w

Fc

(ignal

o!iginal (n

fréquence

F;

'ériode $ 'ériode $c

< '

dsp

Facteu! d$&tale#ent s%!eading acto! :

(F




odulation &tale#ent de s%ect!e – tol&!ance auxinte!&!ences ;ande &t!oite

(ignal&tal& (w

Fc

'nte!&!ence '

fréquence

Fi

-1

( ) ( ) ( ) W nW W I S I S I S +=+=+ −−− 111 ε ε ε WRn I S filtrageaprès +=

'nte!&!ence&tal&e 'w

Fc

(ignal

o!iginal

fréquence

F;

'nte!&!ence!&siduelle 'w!

=ain de t!aite#ent :

b

C P

F

F SF G ==

%i l’interférence n’est pas corrélée a/ec le si+nal étalé 9


9/84"i#ensionne#ent d$inte!ace !adio %ou! !&seaux cellulai!es - 4e ann&e 'R

#tilisation d’un récepteur ( corrélation0 parfaitement s"nc)ronisé a/ecle si+nal étalé.

#%lii&

%a! (F

)uasi nul

( )

== R

W SF PG log10log10

6ain de traitement ou 'rocessin+ +ain 9 (ignal&tal&

(ignaldes&tal&

fréquenceR

2=

9


odulation &tale#ent de s%ect!e – tol&!ance auxinte!&!ences ;ande la!ge



10

En #M$% 9 utilisation de codes >!t8ogonal ?a!ia;le (%!eading Facto!5JK%




!c8itectu!e T( Te!!est!ial Radio ccess



TR< - )uel*ues &lents su! le %!otocole

/ouc8e Radio Cin@ CD

/ouc8e / CD

/ouc8e 2E C1

/anauxlogi*ues

/anaux det!ans%o!t

/anaux%8+si*ues


RadioRessou!ce

/ont!ol

se! ino

/ouc8e R&seau C3

ux codage #odulation t!ans#ission

Gestion des erreurs, retransmission

Mapping des données à transmettre versL1, format des données, idetification desU, mesure du traffic!

For"ard error correction,codage#décodage, mesures$%#&'%#interference!, sncro,

po"er contro*!



a%%ing couc8es logi*ues couc8es de t!ans%o!t


uatre t"pes de canau- 9 canau- de contrNle 5CC>8 et de trafic

5$C>80 communs et dédiés.

+ Laio, - .ac/er, 0 ovosad, 2%adio et"or/ 3*anning and

4ptimisation for UM0&5, 6nd edition, .i*e, 6778



a%%ing couc8es de t!ans%o!t couc8es %8+si*ues




/anaux %8+si*uesd&di&s

/anaux %8+si*uesde signalisation



a%%ing couc8es de t!ans%o!t couc8es %8+si*ues




=es couc)es )autes fournissent des locs de transport pro/enant de

différents ser/ices.

'lusieurs locs de transport sont mappés dans un seul canalp)"si!ue0 contenant un seul canal de contrNle et plusieurs canau-de données.



Fo!#at d$une t!a#e en u%lin@ et en downlin@ canal %8+si*ued&di&


'G) code#ux

Ti#e #ux

3H400c8i%s Gt!a#e

D560 c8i%s Gslot

+ Laio, - .ac/er, 0 ovosad, 2%adio et"or/ 3*anning and4ptimisation for UM0&5, 6nd edition, .i*e, 6778



%lin@ G "ownlin@ #ulti%lexing and c8annel coding c8ain


Kersion simplifiée de la c)aine de multiple-a+e et de coda+e des

canau- de transports. Des différences e-istent entre les liens uplinet donlin.

Iout /R/ H J D4 ;its

(eg#entationGconcat&nation ;locs de t!ans%o!t

5austement de la taille destrames8

/odage canal

Bgalisation t!a#e !adio Iuste#ent du d&;it

ulti%lexage des canauxde t!ans%o!t

(eg#entation des canaux%8+si*ues

a%%ing des canaux%8+si*ues

/anal de t!ans%o!t i

ut!es canauxde t!ans%o!t

K

D'DC>1 D'DC>& D'DC>n



D. 2!oc&du!es associ&es lacouc8e %8+si*ue



D. 2!oc&du!es associ&es la couc8e %8+si*ue

>;Iectis en te!#e de *ualit& de se!vice

=a !ualité de ser/ice 5tau- d’erreur inaire8 est liée au rapport si+nal ( ruit.

=a spécification *6'' définit des oectifs en terme de rapport si+nal ( ruit enfonction du sens du lien0 de la /itesse0 de l’en/ironnement0O

Jectifs E2o 5canal DC>8 au récepteur pour +arantir B=ER : 1 P 9

Koi- Data 4 ps Data 1& ps Data *4 ps#plin ,.1 dB 1.G dB 3. dB 1 dB

Donlin G.4 dB *.G dB *.4 dB *.4 dB

Koi- Data 4 ps Data 1& ps Data *4 ps

#plin .G dB *.* dB &.G dB *.1 dB

Donlin .& dB ,.G dB ,.* dB ,.* dB

Mobile statique

Mobile à 120 km/h, Multipath fading case 3 environment




>;Iectis en te!#e de *ualit& de se!vice

Autre source 9 >. >olma et A. $osala0 Q WCDMA for #M$% F >%'A E/olution

and =$E F 4t) edition 0 &33G

'our des moiles ( /itesse réduite 5* m2)8 9

Koi- Data 5C% ou '%8

#plin 4 F , dB 1., F & dBDonlin G dB , dB



R&ce%teu! !a@e

En raison de la propa+ation multi7traet0 le si+nal est reSu plusieurs fois.

Récepteur Rae 9

Récepteur ( plusieurs Q doi+ts indépendants

=es différents trains du si+nal reSusont séparés en entrée par un filtre.

C)a!ue doi+t décode et désétale untrain de si+nal donné.

=es différents si+nau- résultants sontenfin cominés.

Dans un s"stème #M$%0 si le délai entre & Q pa!uets d’éner+ie T durée d’unc)ip 53.& Us80 il est possile de les différencier0 puis de les cominer par unrécepteur ( corrélation.

Vt 3.& Us Vd G m




=ain de dive!sit&

Dans le cadre d’une propa+ation multi7traet0 les différents c)emins n’ont pasles mHmes caractéristi!ues 5peu corrélés dans l’espace et dans le temps8.

Afin de comattre les p)énomènes de fadin+0 il est possile d’e-ploiter ladi/ersité naturelle des différents c)emins de propa+ation 9

Di/ersité d’antenne

Macro di/ersité 5+ain de soft )ando/er8

Récepteur

dual

A B

dE

(dBµV/m)

x (m)

P A

P B

P div

Temps

Puissance

P B moyenP A moyen

P div moyenGain de

diversité S

=e +ain de di/ersité ( l’amélioration par rapport au cas o la di/ersité ne seraitpas e-ploitée.




>cto;!e D010

E-emple de di/ersité spatiale pour les stations de ase 9

%tation de ase omnidirectionnelle

1 antenne $- suréle/ée et au milieu 5assurerl’omnidirectionnalité et réduire le coupla+e entreantennes8

& antennes de réception séparées de 1& ( &3 Xpour

a/oir un +ain de di/ersité de 47 dB


"ive!sit& s%atiale – antennes #ulti%les


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=a plupart des s"stèmes de télécommunications terrestres utilisent des

polarisations /erticales.

=es réfle-ions dans un milieu urain ne sont pas toutes selon des plans /erticau- L=a présence d’oets )ori?ontau- est ( l’ori+ine de composantes de c)amp)ori?ontales T création d’ondes polarisées )ori?ontalement.

=a di/ersité de polarisation consiste ( emplo"er & antennes polarisées de manière

ort)o+onale. =e +ain de di/ersité est de l’ordre de 4 ( dB.


"ive!sit& de %ola!isation


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Radio Ressou!ces anage#ent RR

Afin d’utiliser plus efficacement l’interface radio et optimiser la o%0 la

cou/erture et la capacité 5auster la puissance d’émission pour réduire le ni/eaud’interférence et conser/er une o% constante0 conne-ions simultanées0contrNler l’admission de nou/eau- moiles pour ne pas dé+rader lescommunications e-istantes O.80 différents al+orit)mes sont mis en Yu/re dansle Radio etor Controller et ( tra/ers les mesures réalisées par les stationsmoiles 9

'oer control 5!uelle puissance émettre Z8

>ando/er control 5conne-ion simultanée ( comien de cellules Z8

Admission control 5!uels critères pour se connecter ( une B% sans dé+raderla cou/erture et la o% Z8

=oad control 5comment é/iter ou +érer les situations de con+estion8

O



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2owe! cont!ol

Deu- prolèmes maeurs dans les réseau- cellulaires 9

Comment é/iter !u’un moile lo!ue les autres liaisons montantes Z

Comment lutter contre le fast 2 slo fadin+ Z

=a norme #M$% met en place un al+orit)me comple-e de contrNle de lapuissance d’émission afin de réduire les ni/eau- d’interférence et maintenir une!ualité de ser/ice constante.

26


>%en-loo% %owe! cont!ol 9 en uplin et en donlin0 les puissances initialesd’émission sont austées en fonction d’une estimation de la perte de propa+ationdu lien.


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2owe! cont!ol


Cette tec)ni!ue compense le fast fadin+ O

O au pri- d’une au+mentation de la puissance transmise. #ne mar+e QFast Fading a!gin doit Htre pré/ue dans le ilan de liaison.

Fast 2owe! /ont!ol /losed-loo% %owe! cont!ol 9 en liaison montante et

descendante0 ( la fré!uence de 1., @>?0 la puissance d’émission est ré+lée pourmaintenir un rapport %2I constant. #ne limite est fi-ée 5%owe! cont!ol8ead!oo#8.

H Ho*ma, - 0os/a*a, 2.9:M- for UM0& ; H&3- evo*ution

and L0 ; <t

dition5, .i*e, 677=


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>ute!-loo% %owe! cont!ol : en liaison montante et descendante0 le rapport

%IR cile pour le fast poer control est réactualisé ( fré!uence faile 513 F133 >?8 afin de maintenir une !ualité constante. En au+mentant le %2I tar+et0la puissance d’émission au+mente et /ice7/ersa.

%c)éma de principe en liaison descendante 9

2owe! cont!ol


+ Laio, - .ac/er, 0 ovosad, 2%adio et"or/ 3*anning and4ptimisation for UM0&5, 6nd edition, .i*e, 6778


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=a mise en mou/ement d’une station moile conduit ( un effet Doppler !uidécale les fré!uences 51G >? ( 1. 6>? pour une /itesse de 133 m2)8.

=es caractéristi!ues du fast fadin+ 5sa durée8 dépendent directement de la/itesse du moile

'lus la /itesse du moile au+mente0 moins le fast poer control est efficace0car il n’est plus capale de compenser le fast fadin+.

Jn tient compte de la mar+e de fast fadin+ uni!uement pour des moiles lents5cou/erture limitée pour les moiles lents8.

Bet n&gligea;le

Dans un en/ironnement donné0 plus la /itesse au+mente0 plus le rapport E2o( atteindre pour +arantir une !ualité de ser/ice constante au+mente.

2owe! cont!ol – Bet de la vitesse



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/ont!Lle d$ad#ission

Afin de limiter la dé+radation des performances par l’entrée d’un nou/el

utilisateur0 une demande d’admission n’est acceptée !ue si 9

max _ I I I old total


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(ot 8andove!

Dans le s"stème #M$%0 un moile peut Htre connecté ( plusieurs stations de

ase afin d’é/iter les coupures lors des c)an+ements de cellule et comattre lesé/anouissement.

=e mécanisme de )ando/er est asé sur la mesure du rapport Ec2Io du canalpilote '7C'IC>0 !ui doit Htre compris entre 7&3 et 71G dB.

>ando/er aout de di/ersité 6ain de %oft >ando/er 51 F & dB8

Al+orit)me de soft )ando/er 9

t

BcG'ocanal/2'/

indowJaddindowJd!o%

Addcell2 Add

cell3emove

cell1 ! cell3

indowJd!o%

/onnect& cell1

/onnect& cell1D3

/onnect& cellD

cell1

cell2 cell3

indowJadd M 1 – 3 dA

indowJd!o% M D – 5 dA



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(ot 8andove! >ve!8ead

#n réseau a/ec mécanisme de %oft >ano/er nécessite de pré/oir plus de

ressources matérielles0 puis!u’une station moile est connectée ( plusieursstations de ase.

%i un moile est connecté ( trop de stations de ase0 la capacité en liendescendant est réduite et l’interférence au+mente L

11

−= ∑=

N

n

nnP SHOO

=e %oft >ando/er J/er)ead 5P8 est une métri!ue !uantifiant l’acti/ité de soft

)ando/er0 et donc le surplus de ressources nécessaires. #n %>JJ t"pi!ue estcompris entre &3 et 43 P.

< : le no#;!e #ax de connexion d$une station #o;ile avec des stations de ;ase

2n : %!o;a;ilit& *u$un #o;ile soit connect& n stations de ;ase.

32



33/84


3. od&lisation de la %!o%agationdes ondes &lect!o#agn&ti*ues


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3. od&lisation de la %!o%agation des ondes B

2!o;lati*ue A !uoi sert un modèle de propa+ation Z

Estimer la portée d’un émetteur radio Déterminer la !ualité du si+nal reSu en fonction de la distance et de

l’en/ironnement

Calculer le ni/eau d’interférence lors!ue plusieurs émetteurs co7e-istent

Déterminer et confi+urer les é!uipements nécessaires pour assurer une

cou/erture radio0 une capacité et une !ualité de ser/ice suffisante.

#n modèle de propa+ation permet de déterminer la perte depropa+ation =0 !ui relie la puissance reSue 'R et la puissance émise 'E0( partir de la fré!uence0 de la distance et des caractéristi!ues del’en/ironnement de propa+ation.

( )ent environned f L P P ! R ,,−=


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En se propa+eant0 la puissance d’une onde électroma+néti!ue diminue. Cetteatténuation est appelée 2e!te de 2!o%agation C.

Dans la plupart des cas0 celui7ci est difficile ( déterminer a/ec précision0 enraison de la comple-ité des en/ironnements de propa+ation terrestre et deseffets p)"si!ues.


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2e!tes de %!o%agation en es%ace li;!e – Fo!#ule de F!iis %oit un antenne de +ain 6e e-citée par une puissance électri!ue 'e +énérant une

onde sp)éri!ue dans un milieu )omo+ène0 isotrope0 lire de tout ostacle0 la

puissance ra"onnée 'rad par celle7ci décro]t a/ec le carré de la distance r 9

24 r

G P P eera#

π =

=a o!#ule de F!iis donne la puissance électri!ue reSue par une antenne de

+ain 6r.

224

.

4

××

=

=

f d $

G PIR!

d

GG P P r r eer

π

λ π

2

0

4),(

××= f d

$ f d L π

( )( ) ( )( ) %H& f 'd d( L log20log204.32)(0 ⋅+⋅+=

$ree space %ath &oss '()*+ %-2-+2.

=a transmission en espace lire conduit ( un affailissement +éométri!ue

dépendant uni!uement de la fré!uence et de la distance


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odes de %!o%agation dans un envi!onne#ent te!!est!e =e si+nal reSu est une cominaison de 4 modes de ases.

Il a +énéralement effectué de nomreu- traets a/ant d’arri/er au récepteur5%8&no#,nes de %!o%agation #ulti t!aIets ou #ulti-%at88

)ransmissiondirecte

diffusion

r#fleion

diffraction

obstacles


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/ondition %ou! une %!o%agation en visi;ilit& di!ecte line o sig8t Deu- antennes sont dites en /isiilité directe si elle respecte la !,gle du

d&gage#ent du %!e#ie! elli%soNde.

Aucun ostacle ne doit se trou/er ( l’intérieur de cette ellipse.

**ipso>de de Fresne*

Ra"on Rf

d1 d&

-ntenne1

-ntenne6

4?stac*e 21

21

d d

d d

R f += λ

%oit & antennes séparées de 1 m0 a/ec un ostacle ( mi7c)emin. A & 6>?0 ledé+a+ement nécessaire autour de la li+ne de /isée est de m.


39/84



;so!%tion at#os%8&!i*ue =ors de milieu- matériels0 l’onde électroma+néti!ue /oit son éner+ie asorée et

transformée sous une autre forme. %eule l’amplitude du si+nal est modifiée.

=’asorption peut Htredue au- différents +a? présents dans l’atmosp)ère.

=’atténuation /arie a/ec la fré!uence. Elle est accentuée ( )autes fré!uences. =aande #>< est très peu affectée par les prolèmes d’asorption atmosp)éri!ue.

Influence des particules li!uides et solides 5pluie0 +rHle0 nei+e O.8 Absorption

moléculaire

Forte pluie

1 10 100

Fréquence (GHz)0.1

1.0

10

100

Atténuation (dB/Km)

1000

Pluie moyenne

02 H 20


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;so!%tion dans les #at&!iaux de const!uction =a tra/ersée de matériau- non conducteurs conduit ( une atténuation d’une onde

électroma+néti!ue.

=es coefficients d’atténuation 5en dB8 dépendent de la nature du matériau0 deson épaisseur et de la fré!uence.

Atténuations t"pi!ues de matériau- de construction 5133 M>?89

'la!ue de ois ou placo7pl^tre * dB

Kitre & dB

Béton poreu- ., dB

Kitre renforcée dB

Cloison de 13 cm de éton ., dB

Mur de éton épais 5&, cm8 1* dBMur de éton épais 5&, cm8 ; +rande /itre 11 dB

Mur de éton épais 5T &3 cm8 1, dB

Dalle &* dB

Mur métalli!ue *3 dB


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Bs%ace ouve!t avec sol conducteu! – #od,le deux !a+ons

Tx

Rx

sol/ou!ant de

su!ace

d i ! e c t

! & l & c

8 i

Rx

sol

d

"

1D R

O O

( )( )( ))

*

R+,+

D *

,+

R+ P

e -. F F D)

e

P

P L

φ β

Γ Γ β

−−

−+×+×≈=

A relation de


42/84



Bs%ace ouve!t avec sol conducteu! – #od,le deux !a+ons


43/84



Bs%ace ouve!t avec sol conducteu! – #od,le deux !a+ons Calcul du coefficient de réfle-ion 9 il dépend de l’an+le d’incidence et des

propriétés électri!ues du sol 9

( ) / sin

/ sin

+−

=θ

θ θ Γ

Pour une polarisation erticale !

g

)

g $os /

ε

θ ε −

=

Pour une polarisation "orizontale ! θ ε ) g $os / −=

#onstante diélectrique du sol !

f )

*

0

r g

π ε

σ ε ε −=

Aec ! • $r ! constante diélectrique du sol (entre % et &' suiant l"umidité du sol)

• $o *.*' e+1&

• , ! conductiité du sol (entre 0.0001 et 0.00' -/m suiant l"umidité du sol)


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Bs%ace ouve!t avec sol conducteu! – #od,le deux !a+ons =a contriution des ondes de surface dépend de la fré!uence0 des paramètres

électri!ues du sol0 de la polarisation et de l’an+le d’incidence.

( ) ) sin / d *.

. -

θ β ++−

=

( )

)

)

)

)

). P

d

/

.

d

H H L

β +≈

Appro-imation d’un ra"on rasant 9

petit et d b D

_b 71

A b 7125d8


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/lassiication des envi!onne#ents te!!est!es =a relation de


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/lassiication des #od,les de %!o%agation des ondes B =e canal radioélectri!ue est difficile ( modéliser du fait de la comple-ité des

p)énomènes a+issant sur le si+nal au cours du temps.

De plus0 du fait de la dépendance du comportement du si+nal a/ecl’en/ironnement dans le!uel il se propa+e0 il n’e-iste pas de modèle de canaluni!ue.

Ci7dessous0 une classification des mét)odes de modélisation en fonction deleur comple-ité et de leur précision.

xactes -tatistiques

&t8odes

empiriquesmi3test"éoriques discr4tes


47/84



od,les e#%i!i*ues 'rincipe d’utilisation 9

• 5réquence• distance• polarisation

• "auteur d antennes• conductiité du sol• climat

...

6od4le statistique

mod4le de terrain

6od4le

6esures de calira7e

Param4tres dentrée

(8 alider sur leterrain)

A/anta+es 9 ces mét)odes prennent en compte tous les p)énomènes depropa+ation0 les calculs sont très rapides.

Incon/énients9 les résultats sont fortement liés au- en/ironnements dansles!uels les mesures ont été effectuées. =e modèle doit Htre caliré parrapport ( l’en/ironnement étudié.


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od,le >@u#u!a-ata – />(TD31-ata %oit& antennes suréle/ées en /isiilité directe.

=es p)énomènes de mas!ua+e et de réfle-ion

ne sont pas pris en compte.

=a formule est asée sur la perte depropa+ation en espace lire entre & pointscorri+ées par un facteur de correction.

d

Hm

H

9uatre param4tres dentrée !

• 5 ! 5réquence (en 6Hz) entre 1'0 et 1'00 6Hz

• d ! distance en m entre émetteur et récepteur: de 1 8 &0 m

• H ! "auteur en m de lémetteur: de %0 8 %00 m

• Hm ! "auteur en m du récepteur: de 1 8 &0m


49/84



od,le >@u#u!a-ata – />(TD31-ata

Modèle Jumura7>ata 5133 F 1,33 M>?8 9

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )d log H log 1123 4255 H - H log 6)2.7 f log .3 2)3 11234d( L bb8 ×−+−−+=

;e 5acteur de correction est de !

( ) ( )( ) ( )( ).0log/.1.0log1.1 −−×−= f H f H - ville de petite et moyenne taille

( ) ( ) 1.1/4.1log2. −= H H -

( ) ( ) .4/.11log2.3 −= H H -

ville de grande taille, f < 200 MHZ

ville de grande taille, f 200 MHZ

Pour les zones suuraines ! ( ) 4./2log2

2

−

×−= f

Ld( L 8 s8

Pour les zones rurales tr4s dé7a7ées !

( ) ( )( ) ( )( ) 4.40log33.1log.4 2 −×+×−= f f Ld( L 8r


50/84




Modèle CJ%$&*17>ata 51,33 F &333 M>?8 9

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( )d H C H - H f d( L b % b8 loglog//..44log2.13log.333.4 ×−++−−+=

'etites et mo"ennes /illes 9 CM 3 dB

6randes /illes 9 CM * dB


51/84




< 33 M>?0 > ,3 m0 >m , m 9


52/84



Bxtension du #od,le ata

Jumura7>ata n’est /alide !ue pour des )auteurs d’antenne T *3 m L

'our des )auteurs d’antenne plus faile0 autour de < & 6>?0 le modèlesui/ant est proposé 9

0

0

,log.10 d d sd

d - L >+

+= γ

A 9 pertes de propa+ation en espace lire

d 9 distance en m

% 9 pertes de mas!ua+e 5 F 11 dB8

+−=

b

b H $bH aγ

0 > T 13 m

H &izun, 23ropagation des ondes radioé*ectriques des réseau@

terrestres5, 0ecniques de *A'ngénieur


53/84



od,le alis8-'@ega#i

#$

Tx #

; #

s # Rx #

d @#


54/84



od,le alis8-'@ega#i

#%litude #o+enne du signal :

+−−−−=

,+

,+ ! !

H

d H L L L L

1

1log1

2

210

C0 : %e!te de %!o%agation en es%ace li;!e

( )( ) ( )( ) %H& f 'd d( L log20log204.32)(0 ⋅+⋅+= CB1 : te!#e li& aux %e!tes dues la di!action su! les toits

( )

( )

+−×

+−−=

)

))

R+

R+. !

)

..

W H b

Glog .0 L

θ π θ πβ

θ

CBD : te!#e li& l$a;so!%tion de l$onde %a! les ;Pti#ents

( ))

,+) ! 9Glog .0 L −=(i Tx au dessus des ;Pti#ents Tx Q ;

( )

−+

−

−+−

−=

s

H b: ar$tan)

.

s

H b: ar$tan

.

s H b)

sd .000

s

9,+,+))

R+ π πβ

420

,+ s

d .000

H ar$tan712)9

=

λ

(i Tx en dessous des ;Pti#entsTx Q ;


55/84


100

900

1H00

D100


od,le alis8-'@ega#i

d 1 m0 >R- & m0 &3 m0 s 43 m0 &3 m0 6$- dBi06R- 3 dBi


56/84


( )( ) ( )( )'d %H& f L log2log20.42 ×+×+=


od,le %ou! #ic!o-cellules

En milieu urain0 lors!ue l’antenne de la station de ase est situé sous leni/eau des toits et !ue les puissances d’émission sont failes0 la ?one cou/erteest appelée microcellule.

%i le moile est en /isiilité directe0 le traet direct est prépondérant de/antles diffractions et le réfle-ions.

'our d T 3.3& m et 33 M>? : f : & 6>? 9

%i le moile n’est pas dans la mHme rue0 comme celle7ci oue le rNle de +uided’onde0 on peut simplement retranc)er &3 dB ( c)a!ue coin de rue.

&


57/84



od,le e#%i!i*ue indoo! – />(T D31

Atténuation en fonction de la distance r et du nomre d’éta+es tra/ersés n 9

( )4.0

1

2

3.1log.303−

++

++= nn

nr L

3 d&li i d l i d d


58/84



"i!action - od,le "e+gout 94

%oit une propa+ation en non7/isiilité directe. Jn considère !ue le sommetdes ostacles se comportent comme des arHtes d’épaisseur faile 5Q nife7

ed+e ostacle 8.

=’effet des ostacles peut se simplifier ( une diffraction par c)acune des arHtesdu ^timent. Appro-imation de la perte liée ( la diffraction 9

**ipso>de de Fresne*

d1 d&

-ntenne1

-ntenne

6

4?stac*e

r

)

( ) ( )

−++−+= 2111log20. vv Ld

r "v 2=

( )2121

d d

d d r

+=

λ

3 d&li ti d l ti d d B


59/84



tt&nuation %a! t!aIets #ulti%les (u;%at8 attenuation

=es modèles de diffraction font des estimation trop optimistes de la perte depropa+ation.

Aout d’un terme de correction lié au- traets multiples des Q ra"ons sous lali+ne de /isiilité 5supat)8.

Modèle de De"+out 9

F; L L gr SP .. ρ ='9& 0e*ecom ; 23ropagation %adio dans '9& 0e*ecom5, 6717

( ) ( ) f ""d LGR 21log20/000log20 π −= 6round reflection 9

'roportion du traet total au dessus dupremier ellipsode de


60/84



od,le nu#&!i*ue de te!!ain

=a prédiction précise de la cou/erture radio sur une ?one donnée repose surl’utilisation d’un modèle numéri!ue de terrain0 !ui est la superposition de 9

#n modèle topo+rap)i!ue donnant l’altitude associé ( c)a!ue pi-el de la carte

#n modèle d’occupation du sol 5code clutter défini par l’I$#7R8

=a localisation des ^timents et leurs )auteurs 5en ?one uraine8

Des ima+es satellites0 d’a/ion ou des cartes routières

ModB*e numérique de Li**e C code c*utter(rouge D toits, vert D forEt, gris D rura*)

ModB*e numérique : de %anguei* C?timents C couverture radio

3 d&li ti d l ti d d B


61/84


(lowGast ading

Distance (km)

% & a m

p é l e c t r i ' u e

( d

B µ V / m )

! !" !""

!""

"

"

*"

+"

10!

"od#le terrain

$lat

"

"as%&a'e des imme&les

*adin' lent o& lo'

normal

"

!"

,!"

,+"

+adin' de ,aylei'-o& ra$ide

100 . 1000!

Dans le cas de propa+ation en non /isiilité 9

%lo fadin+ 9 lié au- ostacles lar+es


62/84


(lowGast ading

Comment prendre en compte dans un ilan de liaison des +randeurs aléatoires Z

Caractérisation de ces effets par une loi statisti!ue +aussienne ou lo+7normale9

( )

−

−= 22

2 2exp)( σ

µ

σ

+ +

+ p/

x

2

tempsMarge à aouter dansle bilan de liaison

uel!ues c)iffres 9


63/84


(lowGast ading

Comment prendre en compte dans un ilan de liaison des +randeurs aléatoires Z

=e fadin+ rapide suit une loi de Ra"lei+) ou 6aussienne0 dont la distriutionstatisti!ue est 9


d(12


64/84


(lowGast ading

Il est possile de cumuler les & effets aléatoires et de les modéliser par une loi+aussienne

=a connaissance de la /aleur mo"enne et l’écart t"pe h permet de conna]tre lapla+e de /ariation la plus proale du si+nal.

=a planification cellulaire nécessite de prendre en compte ces incertitudes.Celles7ci peu/ent Htre compensées sous la forme de #a!ges0 permettant de

s’assurer !ue mHme dans une situation de forte atténuation0 le moile ne setrou/e pas )ors de la ?one de cou/erture pré/ue.

E-emple 9


65/84


4. 2laniication !adio d$un!&seau T(

4 2laniication !adio d$un !&seau T(


66/84


4. 2laniication !adio d un !&seau T(

2laniication !adiocellulai!e en T(

Cette étape permet de faire la liaison entre les é!uipements du réseau etl’en/ironnement ( desser/ir0 en fonction des oectifs de cou/erture0 de capacitéet de o%.

Jectifs 9 dimensionner les é!uipements0 rec)erc)er les sites d’installation0é/aluer les performances du réseau0 /érifier le respect des contraintes0 etoptimiser les confi+urations des é!uipements

Basée sur les données du terrain ( cou/rir0 utilisation de modèles de propa+ationet d’)"pot)èses de trafic.

'arta+e des interférences en CDMA s"stème dont les performances sontlimitées par les interférences.

'lanification radio d’un s"stème #M$% 9 la capacité et la cou/erture radio sonreliées.

=iens montants et descendants non s"métri!ues en terme de capacité.

66



67/84


"i#ensionne#ent

2osition taille

ca%acit& des AT(

llocation!&*uences codes

%a!a#&t!age AT(

'#%lantation!&seau ixe

Données0 )"pot)èses trafic

2laniication calculanal+ti*ue si#ulation

"&%loie#ent su!te!!ain o%ti#isation

2!&visions des

%e!o!#ances eto%ti#isation

Bsti#ation des coStset des &*ui%e#ents

67


2!ocessus t+%i*ue de %laniication !adio d$un !&seau cellulai!e=( =2R(



68/84


2!ocessus de %laniication !adio %ou! un s+st,#e en /"

/a!act&!isti*ues des

utilisateu!s 5)"po. de trafic0 demoilité0 de ser/ices0 de distriutionO8

/onigu!ation initiale du

!&seau 5localisation B$%0 carac.Antennes0 en/ironnement8

/alcul anal+ti*ue ousi#ulation nu#&!i*ue :

Ailan de liaison

'nte!&!ences 5interne0 e-terne8

Facteu! de c8a!ge

(ot 8andove!=estion %uissance

Bvaluation %e!o!#ances/ouve!tu!e ca%acit& )o(

>%ti#isation 5paramètres RRM0 B$%0

sites0 ressources spectralesO8

/ont!aintes )o(

"&%loie#ent su! te!!ain o%ti#isation

68




69/84


+%ot8,ses t!aic Taille cellule R


70/84


+%ot8,ses t!aic Taille cellule R

V

oui

non

70

2!ocessus de di#ensionne#ent %ou! un s+st,#e en /" – Ciendescendant


4. 2laniication !adio d$un !&seau T(


71/84


Ailan de liaison Cin@ ;udget


2uissance

dA#

2!o%agation

2uissanceetteu! 2e

'erteémetteur

=e

6ain

émetteur6e

'ertes depropa+ation

=p

6ainrécepteur

6r2uissance!eWue 2!

(euil de ;!uit <inte!&!ences '

'erterécepteur

=r

Rapport si+nal ( ruit min. %Rmin

Mar+es M2uissance

!&ce%tion #in.

r r peeer LG LG L P P −+−+−=Ailan de %uissance :

/ondition !es%ecte! :

% SNR I N P r +++> min

2e!tes de %!o%ag. #ax :

r r r eee P G L P LG P L +−−−+= minmax



72/84


Ailan de liaison Cin@ ;udget – Bsti#ation du no#;!e de sites


Calcul de la cou/erture radio 5ra"on d’une cellule R8 ( partir d’un modèle de

propa+ation


73/84


"i#ensionne#ent – Bsti#ation de la ca%acit& en lien #ontant


n

o>n

tot

o>n

+++=+=+=1

11η

=ien entre facteur de c)ar+e et oise rise

η −=

−===

1

1

I I

I

N

I Rise Noise

tot

tot tot

'uissance minimale p reSue par une station de ase depuis une station moilenotée pour assurer une réception de !ualité 5E2o j k8 9

( )( ) N I i

R

W p p

N I p I

p

R

W

N

!

o>n

'

' '

ot"' o>n

'

'

b

+++

=≥

≥

++−

=

1

1

1min

0

ρ

ρ



74/84




=’interférence produite par les moiles de la cellule peut se calculer en sommantla contriution de c)a!ue moile 9

( )( )

( )

( )

( )∑

∑

∑∑

=

=

==

++

−

+

+

+=

+++

==

s

s

ss

N

'

'

N

'

' o>n

N

'

o>n

'

o>n

N

'

'

i

R

W

i

RW

N

i I

N I i

R

W I p

1

1

11

min

1

1

11

1

1

1

1

1

1

1

1

ρ

ρ

ρ

Calcul du facteur de c)ar+e d’une cellule9

( )

( ) ( )∑

=

++

=++

+=

s N

'

'

o>n

o>n i

R

W i I N

i I

1

1

1

1

1

1

ρ

η



75/84




%i tous les moiles utilisent le mHme ser/ice 5R R8 9

( ) ( ) ( ) RW siiW R N i

R

W N ss ρ ρ

ρ

η >+≈++

= 111

1

%i on prend en compte le facteur d’acti/ité des moiles 5/8 9

( )ivW R N s +≈ 1 ρ η

%i s ser/ices différents sont pris en compte 9

( )∑= +≈S N

s

S S S

ivW

R

11

ρ

η



76/84



E-emple 9 é/olution du facteur de c)ar+e et du noise rise en fonction de lacapacité d’une cellule 5un seul ser/ice de /oi- R 1&.& @its2s8


77/84


"i#ensionne#ent – Bsti#ation de la ca%acit& en lien descendant

( )( )∑=

+−= %S N

'

i' '

' iW

Rv1

1 α ρ η


78/84


"i#ensionne#ent – Bsti#ation de la ca%acit& en lien descendant

E-emple 9 é/olution du facteur de c)ar+e et de l’atténuation de parcours mo"enen fonction de la capacité d’une cellule 5un seul ser/ice de /oi- R 1&.& @its2s8


79/84


5. nnexes

5. nnexes


80/84


/onve!sions dA dA# dAX?

( )

=

0

log20

+

+d( / ( ) 20 log

1

? ? d(?

?

= × ÷

( )

×=

W

P d(W P

1

log10

( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) 120120log2010

log201

log20

+=+=

×=

×= − d(? ? ? ? ?

? ?

@?

@? ? d(@? ?

( ) ( ) ( )

( )( ) ( ) 3030log1010

log101

log103

+=+=

×=

×= − d(W P W P W

W P

W

W P d( P

5. nnexes


81/84


/onve!sions dA dA# dAX?

Relation entre puissance électri!ue et tension au- ornes d’une résistance R.

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) Rd(@? ? d( P

Rd(? ? d(W P

R? ? W P R

R

?

?

P

P

R

? P

log1012030

log10

1,1,1,log10log20log10 000000

2

−−=−−=

Ω===

−

=

⇒=

( ) ( ) ( ) Rd(@? ? d( P log100−−=

'our R ,3 9

( ) ( ) ( ) ( ) 1010 +=⇔−= d( P d(@? ? d(@? ? d( P

5. nnexes


82/84


Relations %uissance – c8a#% &lect!i*ue

Relation entre la puissance électri!ue reSue 'r par

une antenne et le c)amp électri!ue incident E 9 Loss !

G

P R

R

1

4

2

0

2

πη

λ

=

( ) ( ) ( ) ( )( )

( )d( Loss %H& f

d(Gd(@? ! d( P R R −

++−+=

300log2004log10 0πη

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) %H& f d( Lossd(Gd( P d(@? !

%H& f d( Lossd(Gd(@? ! d( P

R R

R R

log202.

log202.

+++−=−−−+=

5. nnexes


83/84


Ra%%o!ts signal ;!uit %oit % la puissance du si+nal désirée0 la puissance du ruit0 3 la densité

spectrale de puissance du ruit0 C la puissance de la porteuse 5si+nal nonmodulé80 I le ni/eau d’interférence

Rapport si+nal ( ruit 9

Rapport si+nal sur interférence 9

Rapport éner+ie par it sur ruit 5modulation di+itale0 R 9 déit inaire0 W ande de fré!uence occupée 8 9

Rapport éner+ie par c)ip sur ruit la densité spectrale de puissance totale reSue9

N

C o8

N

S SNR =

-CI ot"o>n I I I

S

I

S

I N

S SIR

++=≈

+=

( ) R

W

I N

S

N

! b ×+

=0

R

W

I N

S

I

!

N

! C C ×+

=≈00

Ai;liog!a%8ie


84/84

. =ai)o0 A. Wacer0 $. o/osad0 Q Radio etor 'lannin+ and Jptimi?ationfor #M$% F &nd Edition0 Wile"0 &330 I%B G7374G3731,G,7

>. >olma0 A. $osala0 Q WCDMA for #M$% F >%'A E/olution and =$E F 4t)Edition0 Wile"0 &33G

. Cellmer0 Réseau- cellulaires 7 %"stème #M$%0 $ec)ni!ues de l’in+énieur0$E G *0 &33&

>. %i?un0 'ropa+ation des ondes radioélectri!ues des réseau- terrestres0$ec)ni!ues de l’in+énieur0 $E E 1 1&0 &33

*6'' $% &,.134 /*., 51&2&3338 F $ec)nical %pecification 6roup RadioAccess etors F #$RA 5B%8

4IR-BE Dimensionnement Interface Radio 2012 v3 (2)

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