P.530-8 - Données de propagation et méthodes de prévision ... - ITU

RECOMMANDATION UIT-R P.530-8 DONNÉES DE PROPAGATION ET MÉTHODES DE PRÉVISION NÉCESSAIRES
POUR LA CONCEPTION DE FAISCEAUX HERTZIENS
À VISIBILITÉ DIRECTE DE TERRE (Question UIT-R 204/3) (1978-1982-1986-1990-1992-1994-1995-1997-1999)
Rec. UIT-R P.530-8 L'Assemblée des radiocommunications de l'UIT, considérant a) que, pour planifier convenablement les faisceaux hertziens à
visibilité directe de Terre, il est nécessaire que l'on dispose de méthodes
de prévision et de données appropriées en matière de propagation; b) que l'on a mis au point des méthodes qui permettent de prévoir
certains des paramètres de propagation les plus importants qui affectent la
planification des faisceaux hertziens à visibilité directe de Terre; c) que, dans toute la mesure possible, ces méthodes ont été testées par
rapport aux données mesurées disponibles et qu'elles se sont révélées être
d'une précision à la fois compatible avec la variabilité naturelle des
phénomènes de propagation et adéquate pour la plupart des applications
actuelles en matière de planification de systèmes, recommande 1 que, dans les gammes de paramètres respectivement indiquées, les
méthodes de prévision et autres techniques exposées dans les Annexe 1 et 2
soient adoptées pour la planification des faisceaux hertziens en visibilité
directe de Terre. ANNEXE 1 1 Introduction
Dans la réalisation des faisceaux hertziens à visibilité directe, on doit
tenir compte de plusieurs effets de propagation, parmi lesquels:
- les évanouissements par diffraction dus au fait que des obstacles de
terrain obstruent le trajet dans des conditions défavorables de
propagation;
- l'affaiblissement dû aux gaz de l'atmosphère;
- les évanouissements dus à la propagation par trajets multiples dans
l'atmosphère ou à l'étalement du faisceau (généralement appelé
«defocusing») associé à la présence de couches de réfraction anormales;
- les évanouissements dus à la propagation par trajets multiples
provenant de réflexions sur la surface de la Terre;
- l'affaiblissement dû aux précipitations ou à la présence de
particules solides dans l'atmosphère;
- la variation, due à la réfraction, de l'angle d'arrivée au terminal
de réception et de l'angle de départ au terminal d'émission;
- la réduction du découplage de polarisation croisée (XPD) dans les
conditions de propagation par trajets multiples ou de précipitation;
- la distorsion du signal due aux évanouissements sélectifs et au
retard de propagation dans les conditions de propagation par trajets
multiples. La présente Annexe a notamment pour but d'exposer sous forme concise et pas
à pas des méthodes simples de prévision des phénomènes de propagation qu'il
faut prendre en compte pour la majorité des liaisons fixes à visibilité
directe ainsi que des renseignements sur leur domaine de validité. Cette
Annexe a pour autre objectif de présenter d'autres informations et
techniques qu'il est possible de recommander en vue de la planification des
faisceaux hertziens à visibilité directe de Terre. On peut estimer que d'autres méthodes, fondées sur des climats ou
conditions topographiques spécifiques dans le territoire d'une
administration, présentent des avantages sur celles qui sont incluses dans
la présente Annexe. A part les questions de brouillage dû à la réduction du XPD, cette Annexe
se limite aux effets affectant le signal utile. Une certaine tolérance
globale est définie au § 2.3.5 afin de tenir compte des effets du
brouillage intrasystème dans les systèmes numériques, mais le sujet n'est
pas traité plus avant. D'autres aspects relatifs au brouillage sont traités
dans d'autres Recommandations, notamment:
- les brouillages intersystèmes impliquant d'autres liaisons de Terre
ou des stations terriennes dans la Recommandation UIT-R P.452;
- les brouillages intersystèmes impliquant des stations spatiales dans
la Recommandation UIT-R P.619. Afin d'optimiser l'utilité de la présente Annexe pour la conception et la
planification des systèmes, l'information a été organisée en fonction des
effets de propagation à prendre en considération, plutôt qu'en fonction des
mécanismes physiques causant ces effets. On notera que le terme «mois le plus défavorable» utilisé dans le cadre de
la présente Recommandation est équivalent au terme «mois quelconque» (voir
la Recommandation UIT-R P.581). 2 Affaiblissement de propagation
Sur le trajet d'un faisceau hertzien de Terre à visibilité directe,
l'affaiblissement de propagation par rapport à l'affaiblissement en espace
libre (voir la Recommandation UIT-R P.525) est la résultante des
différentes contributions ci-après:
- affaiblissement dû aux gaz de l'atmosphère,
- évanouissement par diffraction dû à l'obstruction, totale ou
partielle, du trajet,
- évanouissement dû à la propagation par trajets multiples, étalement
du faisceau et scintillation,
- affaiblissement dû à la variation de l'angle d'arrivée et de l'angle
de départ,
- affaiblissement dû aux précipitations,
- affaiblissement dû aux tempêtes de sable et de poussière. Chacune de ces composantes a ses propres caractéristiques, qui dépendent de
la fréquence, de la longueur du trajet et de l'emplacement géographique.
Ces composantes sont décrites dans les paragraphes qui suivent. Quelquefois, on s'intéresse aussi aux renforcements dus à la propagation.
Dans de tels cas, ce phénomène est traité à la suite de l'affaiblissement
de propagation associé. 2.1 Affaiblissement dû aux gaz de l'atmosphère
Il existe toujours un certain affaiblissement dû à l'absorption par
l'oxygène et par la vapeur d'eau et on doit en tenir compte dans le calcul
de l'affaiblissement de propagation total aux fréquences supérieures à
10 GHz environ. L'affaiblissement le long d'un trajet de longueur d (km)
est: Aa ' ?a d dB (1) L'affaiblissement linéique ?a (dB/km) se calcule conformément à la
Recommandation UIT-R P.676.
NOTE 1 - Pour de longs trajets aux fréquences supérieures à 20 GHz environ,
il peut être nécessaire de connaître les statistiques de la concentration
en vapeur d'eau et de la température au voisinage du trajet. On trouve des
informations sur la concentration en vapeur d'eau dans la
Recommandation UIT-R P.836. 2.2 Evanouissements par diffraction
Les changements dans les conditions de réfraction de l'atmosphère
entraînent des variations du rayon terrestre équivalent et donc du
facteur k par rapport à la valeur médiane de ce dernier, qui est
d'environ 4/3 pour l'atmosphère de référence (voir la Recommandation UIT-
R P.310). Quand l'atmosphère est caractérisée par une infraréfraction
suffisante (valeurs positives élevées du gradient de l'indice de
réfraction, faibles valeurs du facteur k), les rayons sont courbés de telle
manière que la Terre obstrue le trajet direct entre l'émetteur et le
récepteur, ce qui donne lieu à un genre d'évanouissement appelé
évanouissement par diffraction. Cet évanouissement est le facteur qui
détermine les hauteurs des antennes. Les statistiques de k en un point peuvent se déduire de mesures ou de
prévisions du gradient de l'indice de réfraction dans les 100 premiers
mètres de l'atmosphère (voir la Recommandation UIT-R P.453 sur les effets
de la réfraction). Pour obtenir la valeur équivalente de k pour la longueur
du trajet considéré, ke, il faut faire une moyenne des valeurs du gradient.
Dans le paragraphe ci-après, on discute des valeurs de ke qui sont
dépassées pendant 99,9% du temps, en fonction de critères de dégagement du
trajet. 2.2.1 Dépendance de l'affaiblissement par diffraction par rapport au
dégagement du trajet
La profondeur des affaiblissements par diffraction dépend du type de
terrain ainsi que de la végétation. Pour un dégagement donné du trajet du
rayon, l'affaiblissement par diffraction varie entre une valeur minimale
dans le cas d'un seul obstacle à arête en lame de couteau, et une valeur
maximale dans le cas d'une Terre sphérique lisse. Les méthodes permettant
de calculer l'affaiblissement par diffraction pour ces deux cas, ainsi que
pour des trajets sur terrain irrégulier, sont étudiées dans la
Recommandation UIT-R P.526. Les limites supérieure et inférieure de
l'affaiblissement par diffraction sont représentées sur la Fig. 1. [pic] On obtient une valeur approchée de l'affaiblissement par diffraction au-
dessus d'un terrain moyennement accidenté, lorsqu'il est supérieur à 15 dB
environ, en appliquant la formule: Ad ' -20 h / F1 + 10 dB (2) h étant l'écart vertical (m) entre la trajectoire du rayon et l'obstruction
la plus significative (h est négatif si le sommet de l'obstacle considéré
est au-dessus de la ligne de visibilité directe virtuelle) et F1 le rayon
du premier ellipsoïde de Fresnel, donné par: [pic] (3) où:
f : fréquence (GHz)
d : longueur du trajet (km)
d1 et d2 : distances entre les extrémités et le point d'obstruction
du trajet (km). Une courbe, Ad, illustrant l'équation (2) est représentée sur la Fig. 1.
Cette courbe, qui ne s'applique strictement que pour des affaiblissements
supérieurs à 15 dB, a été extrapolée jusqu'à la valeu