Terrestrial land mobile radiowave propagation in the ... - Td corrigé

Union internationale des télécommunications

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MANUEL

Propagation des ondes radioélectriques dans le service mobile terrestre
de Terre, dans les bandes d'ondes métriques
et décimétriques













Bureau des radiocommunications

































































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reproduite, par quelque procédé que ce soit, sans l'accord écrit préalable
de l'UIT.

TABLE DES MATIÈRES

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AVANT-PROPOS vii

REMERCIEMENTS ix

CHAPITRE 1 - INTRODUCTION 1

1.1 Objet 1

1.2 Comment utiliser cet ouvrage 1

1.3 Textes applications de l'UIT-R 2

CHAPITRE 2 - APPLICATIONS AUX SYSTÈMES RADIOÉLECTRIQUES MOBILES
TERRESTRES 5

2.1 Architecture générale des réseaux 5

2.2 Systèmes radioélectriques mobiles privés (dispatching) 7

2.3 Réseaux publics de radiomessagerie 9

2.4 Systèmes téléphoniques publics hertziens 10

2.5 Systèmes téléphoniques mobiles cellulaires publics 12

2.6 Références bibliographiques utiles 15

CHAPITRE 3 - PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA PROPAGATION 17

3.1 Mécanismes de propagation 17

3.1.1 Espace libre 17

3.1.2 Réflexions 17

3.1.3 Réflexion en surface 18

3.1.4 Réflexion sur les bâtiments 18

3.1.5 Diffraction 19

3.1.6 Réfraction 20

3.2 Occultation et évanouissements rapides 20

3.2.1 Occultation 20

3.2.2 Evanouissements rapides 21

3.3 Statistiques de la variabilité en fonction des emplacements
21

3.4 Références bibliographiques 23

Page

CHAPITRE 4 - TECHNIQUES DE MODÉLISATION POUR LA PRÉVISION DE LA
PROPAGATION 25

4.1 Modèles point à zone généralisés 25

4.1.1 Les modèles d'Okumura et de Hata 26

4.1.2 Essais et perfectionnement des modèles empiriques généralisés
du type point à zone 28

4.2 Méthodes utilisant des informations relatives au terrain et à la
couverture
du terrain 33

4.3 Méthodes du tracé des rayons, TGD-TUD, et méthodes de l'équation
parabolique et de l'équation intégrale 35

4.3.1 Méthodes du tracé des rayons et de la théorie géométrique de la
diffraction (TGD) - Méthode de la théorie uniforme de la diffraction
(TUD) 35

4.3.2 Méthodes de l'équation parabolique (PE) 36

4.3.3 Méthodes de l'équation intégrale (IE) 36

4.4 Modélisation de la diffraction 37

4.4.1 Résumé de méthodes antérieures, modèles de la Terre sphérique,
de l'arête en lame de couteau et des cylindres 37

4.4.2 La Recommandation UIT-R P.526 44

4.5 Considérations sur les modèles de prévision de la propagation
45

4.5.1 Planification des systèmes 47

4.5.2 Evaluation des brouillages et gestion du spectre 47

4.5.3 Comparaison entre mesures et prévisions 48

4.6 Références bibliographiques 48

CHAPITRE 5 - BASE DE DONNÉES RELATIVES AU TERRAIN (DISPONIBILITÉ ET
UTILISATION) 51

5.1 Altitudes du terrain 51

5.2 Couverture de terrain 53

5.3 Utilisation de bases de données dans les méthodes existantes de
modélisation
et de planification 55

5.3.1 Expressions métaphoriques relatives aux zones 56

5.3.2 Considérations sur les profils 56

5.4 Références bibliographiques 57

CHAPITRE 6 - PROPAGATION À L'INTÉRIEUR DES BÂTIMENTS, À LA PÉNÉTRATION
DANS LES BÂTIMENTS ET SOUS LA SURFACE DU SOL 59

6.1 Méthodes adaptées au site 59

Page

6.2 Méthodes générales indépendantes du site 60

6.3 Propagation mixte (intérieur-extérieur et extérieur-intérieur)
63

6.4 Références bibliographiques 64

CHAPITRE 7 - ANTENNES 67

7.1 Emission des ondes radioélectriques 67

7.2 Elément rayonnant isotrope de référence et antenne doublet
68

7.3 Caractéristiques des antennes 70

7.4 Antennes des stations de base 71

7.5 Antennes des stations mobiles 72

7.6 Influence de l'environnement du service mobile terrestre
72

7.6.1 Phénomènes de dépolarisation dans l'environnement mobile terrestre
72

7.6.2 Gain d'antenne lié à la hauteur: station de base et terminaux mobiles
73

7.6.3 Corrélation et diversité spatiale 74

7.6.4 Gain qu'il est possible d'obtenir avec une antenne de terminal mobile
à bord d'un véhicule 74

7.6.5 Affaiblissement dû au corps humain 74

7.7 Références bibliographiques 75

CHAPITRE 8 - BRUIT AMBIANT 77

8.1 Facteurs de qualité de fonctionnement des systèmes radioélectriques
77

8.2 Termes relatifs au bruit, considérations générales 77

8.2.1 Composantes du bruit 77

8.2.2 Puissance de bruit et température de bruit 77

8.2.3 Facteur de bruit 78

8.2.4 Facteur de bruit pour des dispositifs en série 79

8.2.5 Facteur de bruit pour les systèmes de réception 81

8.3 Valeurs de bruit d'antenne données dans la Recommandation UIT-R P.372
83

8.4 Mesures du bruit pour des applications particulières 85

8.5 Références bibliographiques 85

CHAPITRE 9 - CARACTÉRISTIQUES DES CANAUX POUR LES PROCÉDÉS DE
MODULATION NUMÉRIQUE 87

9.1 Caractérisation dans le domaine temporel 87

9.2 Caractérisation dans le domaine fréquentiel 88

9.3 Caractérisation dans le domaine angulaire et spectres Doppler
89

9.4 Canaux WSSUS 89

Page

9.5 Modélisation du canal à large bande 90

9.5.1 Modèles de canaux adaptés au site 90

9.5.2 Modèles de canal: modèles généraux indépendants du site 90

9.6 Références bibliographiques 92

BIBLIOGRAPHIE 93

Textes UIT-R 93

Livres 93

Ensembles de données, en ligne 93

Monographies et rapports 94

Documents de conférence et articles de revues techniques 94

APPENDICE A - EXEMPLES PRATIQUES 101

A.1 Exemple d'essais et d'affinage de modèles empiriques généralisés
du type point à zone (voir aussi le § 4.1.2) 101

A.1.1 Tests des modèles (voir aussi le § 4.1.2.2) 101

A.1.2 Choix du modèle optimum (voir aussi le § 4.1.2.2) 103

A.1.3 Affinage des modèles (voir aussi le § 4.1.2.3) 103

APPENDICE B - CONVERSION DES UNITÉS 105

B.1 Affaiblissements de propagation et champ électromagnétique
105

B.2 Unités décibels et échelle logarithmique 105

B.3 Conversion des unités 107

B.4 Références bibliographiques 107



















AVANT-PROPOS



La vie moderne, que ce soit dans les pays en développement ou les pays
industrialisés, repose en grande partie sur une attente des individus:
l'attente de radiocommunications disponibles, mobiles et immédiates. Les
organismes et les entreprises du secteur des télécommunications, dans le
monde entier, doivent être capables de mettre en place une infrastructure
de communications mobiles dotée de la qualité de communication requise, et
d'assurer la maintenance de cette infrastructure.

La compréhension des mécanismes de la propagation dans les milieux naturels
et artificiels est un élément fondamental de la culture d'un ingénieur des
télécommunications. Cette connaissance est nécessaire pour planifier et
optimiser les moyens techniques mis en oeuvre pour les télécommunications
mobiles, afin de répondre aux besoins des usagers. Il n'est pas possible de
maîtriser la variabilité - spatiale et temporelle - ni les effets produits
par le terrain et la topographie, mais ces phénomènes peuvent être pris en
compte à condition de connaître leur influence sur le fonctionnement des
systèmes.

S'agissant des services mobiles terrestres de Terre, on a assisté ces
dernières années à un accroissement extraordinaire aussi bien de la demande
des usagers que de l'utilisation de ces services par ces derniers. La mise
en place de réseaux mobiles de Terre a été accompagnée d'un grand nombre
d'innovations techniques, parmi lesquelles il faut mentionner une meilleure
compréhension de la propagation des ondes radioélectriques. L'Union
internationale des télécommunications (UIT-R) a pour mission de mettre à
disposition des méthodes normalisées (Recommandations) qui permettent de
calculer les caractéristiques de fonctionnement des systèmes
radioélectriques dans un environnement variable. Le présent Manuel de l'UIT-
R expose les bases techniques sur lesquelles reposent les prévisions de la
propagation radioélectrique dans les réseaux mobiles des types point à
point, point à zone et point à multipoint. La considération centrale de
l'ouvrage est l'utilisation des Recommandations UIT-R pour la
réglementation, la planification, l'ingénierie et la mise en place des
services mobiles terrestres. Le