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Définition
Un faisceau hertzien est une liaison radioélectrique point à point, bilatérale et permanente
(full duplex), à ondes directives, offrant une liaison de bonne qualité et sûre permettant la
transmission d'informations en mode multiplex à plus ou moins grande capacité. Un faisceau
hertzien est un système de transmission de signaux permettant l’interconnexion de sites
distants utilisant les ondes radioélectriques.
Ce type de liaisons radio point à point est aujourd'hui principalement numérique et est utilisé
pour des liaisons voix et données. Il utilise comme support les ondes radioélectriques, avec
des fréquences porteuses de 1 GHz à 40 GHz très fortement concentrées à l'aide d'antennes
directives.
Domaines
Téléphonie fixe, Cellulaire, Diffusion de télévision, Liaisons louées, Internet.
 En général, tout type de signal Numérique ou Analogique qui peut être modulé et
transféré par ondes radioélectriques.
Régions
Les pays en voie de développement: infrastructure de transmission est légère ou
inexistante; coût est déterminant.
Les pays développés: dans des régions difficilement accessibles, (les régions
montagneuses ou les déserts), ou pour un déploiement dans des délais courts, ou pour
sécuriser une liaison câblée déjà existante.
Domaines d'application
AVANTAGES / INCONVENIENTS
Avantages:
• Installation facile et rapide.
• Débits élevés.
Inconvénient
• Exploitation sous licences, sur certaines fréquences.
• Coûts des licences.
• Liaison sensible aux hydrométéores, notamment lors de fortes pluies.
• Contrainte Distance/Débit
Une liaison hertzienne comprend deux stations terminales et des stations relais ;
elle est composée d’un ou plusieurs bonds. On appelle station terminale, toute
station située à la fin d’une liaison hertzienne. On appelle stations relais, celles
situées entre les stations terminales. On appelle bond hertzien, la distance
séparant deux stations consécutives.
Bond
Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2)
Type des Stations relais
Station relai
Passif
Actif
-Antennes dos à dos (Back to Back)
-Plan réflecteur
Répéteur (RF)
Répéteur régénérateur (IF,RF)
Type des Stations relais: Relai passif
• Répéteur (RF)
• Répéteur régénérateur (IF,RF):
Le signal reçu est amplifié et retransmis
Les signal reçu est régénéré , amplifié
retransmis
Liaison faisceaux Hertziens avec 3 Relais actifs(4 bonds)
Les répéteurs actifs sont utilisée dans le cas
ou la distance entre les terminaux est grande
, il y a deux type :
Répéteur (RF)
Répéteur régénérateur (IF,RF)
Type des Stations relais: Station relai passive
Paraboles réflecteurs:
La station paraboles réflecteurs est un relais passif constitué de deux antennes
paraboliques reliées par un guide d'onde douce dos à dos.
Les antennes paraboliques de ses station sont sont souvent à grande dimension
Dans ces cas le bond ne dépasse pas km
Les stations relais passifs sont utilisé lorsqu’il un obstacle entre l’ émetteur et le
récepteur , et qu’on ne peut pas éviter même en utilisant des grandes hauteur
d’antenne , en général la hauteur d’antenne ne dépasse pas les 60 m
Type des Stations relais: Station relai passive
Plan réflecteur
Un panneau en métal qui a une surface lisse, il reflète l’onde venant de l’ emetteur vers le
récepteur
Circulator, Filter
(CBN)
Guide d’onde
Circulator, Filter
(CBN)
Guide d’onde
Canal Émission
Demodulator
Modulator
FI = Fréquence Intermediaire
Ex: 140 MHz
RF = Radio fréquence
ex. 6.8 GHz
TX
Transmitter
RX
Receiver
R
F
f [GHz]
Canal Réception
BB = Bande de Base
ex. 2Mbits, 155 Mbit/s
Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2)
Antenne Antenne
Modulateur/Démodulateur
Le modulateur adapte le signal à transmettre au canal de propagation.
L'opération de modulation transforme le signal, à l'origine en bande de base, en signal
à bande étroite, dont le spectre se situe à l'intérieur de la bande passante du canal.
Démodulateur fait l’opération inverse du modulateur
Bande
passante
Canal
Les modulations utilisées sont :
• à 4 ou 16 états ( par exemple 4 QAM, 16QAM…) pour les signaux PDH
• à 64 ou 128 états (par exemple 64 QAM, 128 QAM…) pour les signaux SDH
16 QAM 64 QAM 128 QAM
4 QAM
Modulateur/Démodulateur
Modulation numérique dans F.H
Le tableau suivant résume les largeurs de bande nécessaires en fonction des débits
rencontrés dans le hertzien et le type de modulation utilisée :
RF output
to the CBN
IF
Pre-distorter
IF
Amplifier
IF input
140 MHz from
Modulator
TX Controller
Power Supply
RF Local
Oscillator
Up Converter
Mixer
RF Power
Amplifier
140 7160
6880
Lower sideband Upper sideband
7020
+140
-140
MHz
L’Émetteur (Tx)
Le module oscillateur local est réglable sur une fréquence précise.
 Détermine le canal RF de l'émetteur. Si un autre canal est choisi, l’Oscillateur doit être
remplacé.
 Le module oscillateur est utilisé en même temps pour l'émetteur et le récepteur.
L’Ampli de Puissance
peut générer un signal de
30.5 dBm max.
Le « pre-distorter » traite le signal FI
pour compenser les déformations non
linéaires de l'amplificateur RF.
15
IF output
To
Demodulator
RF input
from CBN
RF Local
Oscillator
RF LNA
Preamplifier
Down Converter
Mixer
RX Controller
Power Supply
IF Control
Amplifier
Le Récepteur (Rx)
Combiner
Rx
Main
Rx Div.
RF input
Main
RF input
Diversity
IF output
To Demodulator
Length
compensation
∆h
CBN
Main Antenna
Diversity Antenna
En cas de diversité d’espace , on
aura besoin de deux récepteurs
identiques, un combinateur et une
bobine de compensation.
Le préamplificateur à faible bruit
effectue une compensation des
fluctuations et déformations du
signal provoquées par les
évanouissements.
Circuit de Branchement
Filtre
Le circuit de branchement comporte :
• Un filtre
• Un circulateur
Ce circuit permet d’ émettre et recevoir plusieurs Fréquences avec le
même guide d’onde .
TX
RX
17
Circulateur à jonction Y, 1 entrée,
2 sortie et 3 isolement.
Circuit de Branchement
Circulateur :
un dispositif non réciproque qui contient trois ports
ou plus. Le signal entrant au port n sortira au port
n+1.
Port 1 à 2 : perte d'insertion, typiquement de 0,2 à
0,5 dB.
 Port 1 à 3 : perte d'isolement, entre 20 à 30 dB.
Circuit d’un Diplexer.
Circulateur + Filtre = Diplexeur
Les fréquences rejetées par le filtre sont réinsérées
dans le circulateur pour être extraites au port 3.
 Le nombre de diplexeurs dans le réseau de
branchement est proportionnel au nombre de
canaux.
18
Orthomode transducer
(OMT)
TX
MD
DM RX
f1a
f1b
C
B
N
f1
TX
MD
DM RX
f1a
f1b
C
B
N
f1
H
V
En cas d’utilisation d’une configuration à double polarisation, les signaux ayant des
polarisations différentes sont séparés initialement au niveau branchement à l’antenne
Circuit de Branchement
Antenne
Antenne
L’ antenne est un transformateur d’ énergie :
A l’ émission elle transforme une énergie électrique (v(t), i(t)) fournie par un
générateur en énergie électromagnétique (e (t), h(t)) en tout point P(x,y,z) de
l’espace. En particularité, il est intéressant de connaitre cette énergie très loin de
l’antenne d’ émission.
A la réception l’antenne transforme l’ énergie électromagnétique caractérisée par
le champ électromagnétique autour d’elle (e(t), h(t)) en énergie électrique sur une
charge (v(t), i(t)).
Antenne
Les principaux caractéristiques d’une antenne:
Antenne
• Bande de fréquence d'utilisation
La fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord de ses dimensions propres,
mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés. Par rapport à la fréquence de résonance
centrale de l'antenne, on tolère un affaiblissement de 3 décibels, affaiblissement qui
détermine la fréquence minimum et la fréquence maximum d'utilisation ; la différence
entre ces deux fréquences correspond à la bande passante.
Niveau de
puissance
3 db
Bande Passane
Ex:
Fmin Fmax
b- Polarisation
Rappel :
Une onde EM est constituée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique H .
Dans le vide, ces deux champs sont orthogonaux et transverses (perpendiculaires à la
direction de propagation)
La polarisation d’une antenne est celle de l’onde électromagnétique qu’elle rayonne
Antenne
La polarisation d'une onde EM est le type de trajectoire que décrit l'extrémité du champ E au
cours du temps dans le plan transverse. Il existe trois types de polarisation :
Polarisation linéaire Le champ E n'a qu'une composante variant sinusoïdalement: sa
trajectoire est donc un segment de droite. Un dipôle génère
classiquement one onde EM polarisée linéairement.
Polarisation circulaire Le champ E a deux composantes Eq et Ej de même amplitude
et déphasées de 90 degrés, son extrémité décrit un cercle.
Polarisation elliptique La polarisation elliptique correspond au cas général d'un
champ E comprenant deux composantes Eq et Ej d'amplitudes et de phases
quelconques
Antenne
La polarisation d’une onde permet de multiplexer deux porteuses de même
fréquence: l'une en polarisation horizontale, l'autre en polarisation verticale
Antenne
c- Directivité et diagramme de rayonnement
Antenne parabolique Diagramme de rayonnement d’une Antenne parabolique
c- Le Gain
Une antenne est un élément strictement passif qui n'amplifie pas le signal ! Son
gain, par définition, représente la concentration de puissance dans une direction
privilégiée par rapport à une antenne isotrope sans pertes.
Antenne
Pour recevoir le maximum de puissance , il faut que les deux antennes émission
réception soient alignés (Les lobes principales)
Guide d’onde
Guide d’onde rectangulaire Guide d’onde elliptique
Le Guide d’onde permet de guider le signal RF entre l’antenne et le
récepteur dans un sens et entre l’émetteur et l’antenne dans l’autre sens
Spectre radio électrique
ITU-R a divisé le spectre radio électrique en bande selon l’utilisation
30
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
f4
f4
a
f3
f3
a
Channel
spacing
ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3824.5 - 4182.5 MHz
ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3413.0 - 3771.0 MHz
ITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 3422.5 - 3884.5 MHz
ITU-R F.635 7 Ch. 40 MHz 3620 - 4180 MHz
ITU-R F.635* 7 Ch. 40 MHz 3610 - 4170 MHz
ITU-R F.635 4 Ch. 80 MHz 3630 - 4190 MHz
4 (3.6/3.8/3.9 GHz)
ITU-R F.1099 7 Ch. 40 MHz 4430 - 4970 MHz
ITU-R F.1099 4 Ch. 80 MHz 4450 - 4990 MHz
5 (4.7 GHz)
ITU-R F.383 8 Ch. 29.65 MHz 5945.20 - 6404.79 MHz
ITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 5689 - 6151 MHz
6L (6.2 GHz)
ITU-R F.384 8 Ch. 40 MHz 6460 - 7080 MHz 6U (6.5 GHz)
ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz
ITU-R F.385* 5 Ch. 28 MHz 7428 - 7722 MHz
ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7121 - 7429 MHz
ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7457 - 7737 MHz
ITU-R F.385 8 Ch. 28 MHz 7442 - 7883 MHz
7 (7.5 GHz)
ITU-R F.386 8 Ch. 29.65 MHz 7747.70 - 8266.57 MHz
ITU-R F.386 3 Ch. 28 MHz 8293 - 8468 MHz
8 (8 GHz)
ITU-R F.387 8 Ch. 28 MHz 12765 - 13227 MHz 13 (13 GHz)
ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10715 - 11685 MHz
ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10695 - 11665 MHz
ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10735 - 11665 MHz
11 (11 GHz)
Bande de fréquence de Fréquences:
Pour utilisé judicieusement les fréquence , UIT-R subdiviser la bande dédié au FH selon
des sous bande
Pour chaque bande de fréquence on définit :
-La fréquence centrale (f0)
-les fréquence des sous bandes supérieure(High) et inférieure (Low)
-L’espacement entre deux fréquence adjacent (channel spacing)
-L’espacement entre la fréquence d’émission et celle de la réception
-l’espacement entre la bande supérieure(High) et inférieure (Low)
Bandes de Fréquences
ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz
Bandes de Fréquences
Exemple:
Low High
1 7442 7596
2 7470 7624
3 7498 7652
4 7526 7680
5 7554 7708
NB: fn désigne fréquence bande
inférieure , f’n désigne fréquence
bande supérieure
ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz
• Pour les distance longue (Réseau Backbone), on utilise la bande de fréquence de 3,3Ghz
à 11 Ghz
• Pour les réseaux d’accès , backhauling on utilise les fréquences 8Ghz et plus
• Le chois entre les bande de fréquence est tributaire de :
-Débit de la liaison et condition climatique ainsi que le topographie du terrain
Plan de Fréquences:
les réseaux d’accès , backhauling
Distance longue ,
(Réseau Backbone)
Les brouillages/Les interférences
• Les brouillages peuvent être à l’intérieur d’un système ou entre systèmes
Observons quels sont les différents brouillages que nous pouvons avoir:
Les brouillages possibles sont les suivant:
N°1: Brouillage der la réception en D par l ’émission en A
Solution : Antenne en A et D non en visibilité l’une à l’autre = Bon non alignés
N°2:Brouillage par couplage de la réception en A à la fréquence F2 par l’émission en A de la fréquence F1: une
partie émise est réinjectée au niveau des branchements sur les guides d’onde dans la chaine de réception
Solution : Un écart convenable entre la fréquence de l’émission et de la réception (F1 et F2) ainsi qu’un bon
filtrage des signaux reçus.
N°3: Brouillage de la réception B venant de C par la réception venant de A vers B
La directivité des antennes est imparfaite et l’antenne B dirigé vers C capte une partie de l’ énergie par le lobe
arrière
Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives
N°3: Brouillage de la réception en A par l’energie rayonnée par le lobe arrière de l’antenne B dirigées vers C
Solution : Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives
Les brouillages/Les interférences
Afin d’éviter aux maximum l’effet des interférence nous respectons les règles suivantes :
Règle 1 : Il faut utiliser des antennes très directives
Règle 2: les fréquence d’émission et réceptions doivent être situées dans deux sous bande
différente
Par exemple :
• Emission f1 (la sous bande inférieure ) et la réception f’1 (la sous bande supérieure )
Rappel: fn fréquence bande inférieure , f’n fréquence bande supérieure
Règle 3 :Dans les station répéteurs , les fréquences émissions doivent être choisies dans la
bande inférieure ou dans la bande supérieure
f1
f’1
f1
f2
fn
f’n
f’n f‘n
fn
f’n
Site régénérateur Site régénérateur
Les différentes catégorie des équipements FH
STM1
STM1
2-16 E1, E3
2-16 E1, E3
• Coût élevé
• Capacité de transmission
très large
• Performance trop stable
• Utilisé pour les longues
distance
• Le traitement du signal
IF et RF et Modulation et
démodulation se font en
indoor
• Juste l’antenne et
Outdoor
Exemple:
Les différentes catégorie des équipements FH:Trunk Radio
• Toutes les unités sontoutdoor
(Modem/Emetteur/récepteur)
• Installation facile
Les différentes catégorie des équipements FH:Outdoor
Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount
• La partie RF( emetteur,
récepteur,branching) sont Outdoor (ODU)
• Le modulateur/demodulateur sont indoor
(IDU)
• Les parties Indoor et Outdoor sont
connecté via Câble IF
• ODU peut être connecté directement à
l’antenne ou bien via un guide d’onde
flexible (très court)
• Installation et maintenance facile
Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount
Facteurs influant sur la propagation des FH
Facteurs influant sur la propagation FH:Obstacle
Zone de fresnel:
C’est les ellipsoïdes formé par l’ensemble des points P entre T et R telque
Rayon de la zone de fresnel (Fn ) :
Fn
Pour n=1 , c’est le premier éllipsoide de fresnel .
La formule du 1 er Ellipsoïde de Fresnel :
Facteurs influant sur la propagation des FH
L’énergie de l’onde électromagnétique est plus concentré dans la la zone du 1 er
Ellipsoïde de Fresnel
Les obstacles dans la zone de Fresnel devrait être le minimum possible
F1(m)=
Facteurs influant sur la propagation des FH
Facteur K :
La forme géométrique de la terre est sphérique , le Rayon de la terre change entre deux
points , Pour tenir en compte de la courbure de la terre, On introduit un rayon de courbure
terrestre fictif R' (R’=KR).
K peut prendre les valeurs 4/3,2/3
Pour le Maroc ,Euroupe on prend K=4/3
Si K n’est pas donnée dans une zone on prend K=4/3
Rayon de la terre réel R 6370Km
Facteurs influant sur la propagation des FH
Règle de dégagement :
• Pour K minum , 60% du 1 er éllipsoide
de fesnel doit être dégagé de tout
obstacle
• Pour K=4/3 ,100% 1 er ellipsoïde de
fresnel doit être dégagé de tout
obstacle
• Pour le cas de diversité d’espace
Et K=4/3 ,le dégagement de 60% de la
zone de fresnel est suffisant
• Pour garantir la réception du maximum de
puissance , il faut respecter les règles
suivantes:
Facteurs influant sur la propagation des FH
Exemple : Sachant qu’on utilise des antennes avec diversité d’espace et K=4/3 , d=50
Km , l’obstacle est situé au milieu entre A et B et f = 6,8 GHz
Déterminer la condition pour que la 1ere zone de fresnel soit dégagée au milieu de la distance
AB
obstacle
A B
d
d/2 d/2
Le rayon de la première zone de fresnel
2
/
2
1 d
d
d =
= Donc F1= 23 m donc 13,8 m (60% de 23) doit être dégagé de tout
Obstacle .
La condition : r=13,8 m
2
1
.
.
32
.
17
2
1
.
.
1 2
1
2
1
d
d
f
d
d
d
d
d
d
F
+
=
+
=
λ
r
L'onde réfléchie par la surface du sol est le principal facteur qui influe sur le niveau
de réception.
Le terrain plat ou l'eau peuvent refléter une partie de l'énergie de signal émise par
l'antenne
L’antenne de réception reçoit le signal du trajet direct venant de l’ émetteur et d’autre
signaux causés par réflexion .la sommes vectoriel de l’onde principale (trajet direct) et
l’onde réflechie peut auguementer (les deux ondes sont en phase )ou diminue ( Décalage
de phase) l’onde composite , la transmission devient instable. Par conséquent, lorsque vous
faites conception de la liaison à faisceaux hertzien, il faut éviter les ondes réfléchies, autant
que possible. Si la réflexion est inévitable, utiliser les hauts et les bas du terrain pour
bloquer les ondes réfléchies.
Facteurs influant sur la propagation FH:Térrain
Différentes conditions de réflexion de différents terrains ont des effets
différents sur l’onde électromagnétique
Les terrains sont classées dans les quatre types suivants:
 de type A: montagnes (ou villes avec des bâtiments denses)
 type B: collines (surface du sol doucement ondulé)
 Type C: surface plaine
 Type D: surface de l'eau à grande surface
Le coefficient de réflexion de montagnes est la plus petite, et donc le
terrain de montagne est le plus approprié pour la transmission à faisceaux
hertzien. Le terrain colline est moins adapté au transmission FH.
Lors de la conception d’une liaison FH, essayez d'éviter les surface plate
comme la surface de l'eau.
Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques:
Terrain
Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques :
Atmosphère
Troposphère est la couche est la plus basse de l'atmosphère , elle est situé de 10 km de la terre.
Les effets de troposphère sur la propagation des ondes électriques sont énumérés ci-dessous:
 absorption par résonance des molécule gazeuse . Ce type d'absorption affecte les fréquences 12
GHz et plus.
 Absorption et diffusion causée par la pluie, le brouillard et la neige. Ce type d'absorption affecte les
fréquence 10 GHz et plus.
 réfraction, absorption, réflexion et de diffusion causée par l'inhomogénéité de l’atmosphère. La
réfraction est l'impact le plus significatif sur la propagation des FH
Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques :
Pluie
• Pour les fréquences inférieures à 10 GHz, les pertes dù à la pluie peuvent être ignoré.
• Pour les fréquences supérieures à 10 Ghz , l'espacement des répéteurs est principalement
affectée par la perte dû à la pluie.
Par exemple, pour la fréquence 13 GHz ou supérieur, 100 mm / h pluie provoque une perte
de 5 dB / km. Ainsi, pour les 13 GHz et 15 GHz des fréquences, la distance maximale est de
relais à environ 10 km. Pour la fréquence de 20 GHz et plus, la distance du relais est limitée
dans quelques-uns kilomètres en raison du perte à cause de la pluie.
• Les bandes de haute fréquence (20 Ghz et plus) sont les plus affectées par la pluie
On les utilise pour les courtes distance.
Les évanouissements et la propagation des FH
Les évanouissement sont des variation aléatoire du niveau du signal reçu.
Les variations est irrégulières et ses causes sont diverses .
Parmi les cause des évanouissements:
• Multi trajet
• Pluie
• Absorption
Il y a deux type des évanouissements : sélectives et non sélectives
Les évanouissement non sélectives affectent toutes la bande fréquence
Les évanouissement sélectives : affectent quelque fréquences
Les techniques anti –évanouissement(1)
Automatic transmit power control (ATPC):
Dans des conditions normales de propagation, la puissance de sortie de l'émetteur est
toujours à un niveau inférieur, par exemple, 10 à 15 dB inférieure au niveau normal.
lorsque évanouissement se produit et le récepteur détecte que la puissance reçue
est inférieure au seuil (Seuil fixé par l’utilisateur) , il demande à l’ emetteur d’
augmenter la puissance d'émission.
Les techniques anti –évanouissement(2)
Dans les transmissions FH , XPIC
permet de transmettre deux
différents signaux sur une
fréquence .
XPIC est utilisé pour éviter les
interférence sévères entre deux
signaux polarisé en inverse,
Les techniques anti –évanouissement(3)
Techniques de diversité :
Les type de diversités les plus utilisées sont :
Diversité d’espace et diversité de fréquence.
Les techniques anti –évanouissement(4)
Diversité de fréquence :
Pour remédier aux évanouissement sélectives on transmet le signal sur deux
fréquences différente .
À un instant t , l’effet de l’ évanouissement n’est pas le même sur les deux fréquences
Avantage: Effet évident , on utilise une seule antenne
Inconvénient : Technique Couteuse , utilisation de deux fréquence pour un signal
Les techniques anti –évanouissement(5)
Diversité d’espace : Un signal sur deux trajets différents ne subit pas des effets du
multitrajet en même temps .
La diversité d’espace consiste à mette deux antennes à la réception pour recevoir le même
signal mais sur deux trajets différent et ce pour remédier au problème de multi trajet
-Avantages: Les fréquences sont économisées
- Inconvénients: L'équipement est compliqué, deux d'antennes sont
nécessaires.
distance séparant les deux antennes: Selon l'expérience, la distance entre les antennes de
la diversité est de 100 à 200 fois la longueur d'onde dans les bandes de fréquences les
plus utilisés.
Les techniques anti –évanouissement(6)
Pour éviter les évanouissement on peu aussi
• installer les équipement entre des objets qui bloquent les onde
réfléchies
• Installer les antennes sur des hauteurs différentes
Les protection dans les FH(1)
1+1 HSB (Haute-Standby)
On peut émettre et recevoir avec une seule
antenne en utilisant un coupleur hybride
Dans ce cas on peut aussi utilisé Diversité de
fréquence
On peut émettre et recevoir avec une
seule antenne en utilisant un coupleur
hybride Dans ce cas on peut utilisé
Diversité de fréquence + Diversité
d’espace
Les protection dans les FH(2)
Protection N+1 (N≤3, 7, 11)
Dans la figure ci-dessous , nous avons N canaux opérationnels et un canal
Protection
• Si il y a un problème sur l’un des canaux N , le trafic bascule
automatiquement sur la protection .
• Lors de la configuration de la protection on définit une priorité pour chaque
canal
Par exemple :
Ch1 : Priorité 1 , CH2 priorité 2
Si Les deux canaux tombe en panne en même temps , le trafic du canal 1 qui
sera basculé sur la protection
• On peut utilisé le CHp pour véhiculer un trafic qui n’est pas important
(Occasionnel trafic) mais dès qu’il y a un problème sur les autres canaux, le
trafic du canal en panne est basculé automatiquement sur Chp
Le processus de design d’une liaison FH
Le schéma suivant résume tout le processus de design d’une liaison FH
Sensibilité
récepteur/Qualité de
la liaison
Marge
Evanouissement
Analyse des
interférence
Perte de propagation en
espace libre
Perte dans le
circuits de
branchement
Autres pertes
Bilan de liaison
la pluie
Multi trajet
Effet
atmosphère
Absorption,
réfraction
Planification de
fréquence
L'objectif de la planification des fréquences est d’attribuer des
fréquences à un réseau en utilisant les fréquences possible et d'une
manière telle que la qualité et la disponibilité de liaison radio soient
moins affectée par les interférences.
• Le choix d’une fréquence dépend de la longueur de la liaison , la
topographie du terrain et des effets atmosphériques, Condition
climatique le débit……………)
• L’utilisation de fréquence au Maroc est gérée par ANRT
planification des fréquences
Le Pertes de propagation
 Perte de propagation dans l’espace libre (Free space Loss)
f = fréquence (Hz)
d = distance entre les deux antennes (m)
 Perte dans le circuit de branchement (perte Guide d’onde, filtre ,
circulateur…)
Les pertes diverses
Phénomène imprévisible comme le brouillard, les objets en mouvement
traversant le chemin, dépointage d’antenne à l'émission et à la réception ,
l’impact de ces phénomène n'est pas calculée, mais il est pris en compte dans le
processus de planification comme une perte supplémentaire
Les marges d’ évanouissement
Même avec les techniques anti-évanouissement on ne peut que minimiser le
phénomène d’ évanouissement, il faut prévoir une marge pour l’ évanouissement
dans le calcul du bilan de liaison .
Rappel :
Evanouissement sont causées par l’Effet atmosphère (absorption ,reflection…..),
terrain (trajet multiple),pluie etc. ……………
Bilan de liaison
Avant d’installer un système de radiocommunication ou une liaison hertzienne, il est
nécessaire d’effectuer le calcul du bilan de liaison. En effet, ce calcul permet de
déterminer si le niveau de puissance reçue par le récepteur sera suffisant pour que la
liaison fonctionne correctement.
Le schéma de principe d’une liaison hertzienne est dans le cas général le suivant :
Puissance d'émission : C'est la puissance du signal que l'équipement hertzien peut délivrer.
Elle est couramment comprise entre 20 et 30dBm.
Seuils de réception : Définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné (TEB=10-3 ou 10-
6), ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation
.Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type démodulation, ils sont
généralement compris entre -70 et -95dBm
Pertes de branchement (guide d'onde, connectique…) : Pour les équipements ne présentant
pas d'antennes intégrée, il est nécessaire de relier par un câble coaxial ou un guide d'onde
l'émetteur/récepteur à l'antenne. Ces déports induisent des pertes linéiques de 1 à plusieurs
dB, auxquels s'ajoutent les pertes dues aux connecteurs et autres éléments de
branchements.
Gain de l'antenne : Les antennes, principalement paraboliques, apportent un gain de
puissance (de l'ordre de 25 à 45dB) d'autant plus grand que leur diamètre est important. La
directivité du faisceau augmente avec la bande de fréquence et les diamètres de l'antenne.
Bilan de liaison
Rappel:
Pr=Pe- αt+Ge-AEL +Gr- αr
Bilan de liaison
– Pr= Puissance reçue (dBm) - AEL(db): perte de propagationen espace libre
– Pe = Puissance transmise (dBm) – Ge = Gain d'antenne émission (dB)
- αr branchement réception(dB) – αt = branchement émission(dB)
-Gr = Gain d'antenne réception (dB)
L’équation de bilan de liaison s’écrit sous la forme:
Pr
Pe
Ge
αt
AEL
Gr
αr
Avec
Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne
Pour qu’une liaison hertzienne fonctionne correctement, il faut que la puissance reçue
soit supérieure à la sensibilité du récepteur.
De plus, on prendra généralement une marge (on essayera d’avoir des dB en plus) pour
tenir compte des atténuations supplémentaires qui peuvent être dues à des réflexions
multiples ou à la météo (pluie, neige, brouillard, etc..)
Pr = Pseuil+ marge d’ évanouissement
Exemple:
Fréquence ………………………….6GHZ
Longueur du bond…………………..50 Km
Puissance d’émission………………..1W, soit 30 dbm
Gain des antennes……………………25 dB chacune
Longueur des guides ondes…………...30 m à l’émission, 70 m à la réception
Perte dans les guides …………………..0,05 dB/m
Perte dans les duplexeurs(à l’émission + à la réception)….6dB
Marge d’évanouissement ……………………………15dB
1. - Quelle est la puissance disponible au récepteur?
2. – Sachant que la sensibilité du récepteur est de -85 dBm, et les conditions climatiques sont
mauvaise, est ce que le récepteur est capable pour traiter le signal envoyé par l’ émetteur?
3. - Quelle est la portée possible?
Annexe
1mW
P
m
dBm
Exemple

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  • 1. Préparé par larbi DOUBAJI Larbi_doubaji@yahoo.fr
  • 2. 2 Définition Un faisceau hertzien est une liaison radioélectrique point à point, bilatérale et permanente (full duplex), à ondes directives, offrant une liaison de bonne qualité et sûre permettant la transmission d'informations en mode multiplex à plus ou moins grande capacité. Un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux permettant l’interconnexion de sites distants utilisant les ondes radioélectriques. Ce type de liaisons radio point à point est aujourd'hui principalement numérique et est utilisé pour des liaisons voix et données. Il utilise comme support les ondes radioélectriques, avec des fréquences porteuses de 1 GHz à 40 GHz très fortement concentrées à l'aide d'antennes directives.
  • 3. Domaines Téléphonie fixe, Cellulaire, Diffusion de télévision, Liaisons louées, Internet. En général, tout type de signal Numérique ou Analogique qui peut être modulé et transféré par ondes radioélectriques. Régions Les pays en voie de développement: infrastructure de transmission est légère ou inexistante; coût est déterminant. Les pays développés: dans des régions difficilement accessibles, (les régions montagneuses ou les déserts), ou pour un déploiement dans des délais courts, ou pour sécuriser une liaison câblée déjà existante. Domaines d'application
  • 4. AVANTAGES / INCONVENIENTS Avantages: • Installation facile et rapide. • Débits élevés. Inconvénient • Exploitation sous licences, sur certaines fréquences. • Coûts des licences. • Liaison sensible aux hydrométéores, notamment lors de fortes pluies. • Contrainte Distance/Débit
  • 5. Une liaison hertzienne comprend deux stations terminales et des stations relais ; elle est composée d’un ou plusieurs bonds. On appelle station terminale, toute station située à la fin d’une liaison hertzienne. On appelle stations relais, celles situées entre les stations terminales. On appelle bond hertzien, la distance séparant deux stations consécutives. Bond Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2)
  • 6. Type des Stations relais Station relai Passif Actif -Antennes dos à dos (Back to Back) -Plan réflecteur Répéteur (RF) Répéteur régénérateur (IF,RF)
  • 7. Type des Stations relais: Relai passif • Répéteur (RF) • Répéteur régénérateur (IF,RF): Le signal reçu est amplifié et retransmis Les signal reçu est régénéré , amplifié retransmis Liaison faisceaux Hertziens avec 3 Relais actifs(4 bonds) Les répéteurs actifs sont utilisée dans le cas ou la distance entre les terminaux est grande , il y a deux type : Répéteur (RF) Répéteur régénérateur (IF,RF)
  • 8. Type des Stations relais: Station relai passive Paraboles réflecteurs: La station paraboles réflecteurs est un relais passif constitué de deux antennes paraboliques reliées par un guide d'onde douce dos à dos. Les antennes paraboliques de ses station sont sont souvent à grande dimension Dans ces cas le bond ne dépasse pas km Les stations relais passifs sont utilisé lorsqu’il un obstacle entre l’ émetteur et le récepteur , et qu’on ne peut pas éviter même en utilisant des grandes hauteur d’antenne , en général la hauteur d’antenne ne dépasse pas les 60 m
  • 9. Type des Stations relais: Station relai passive Plan réflecteur Un panneau en métal qui a une surface lisse, il reflète l’onde venant de l’ emetteur vers le récepteur
  • 10. Circulator, Filter (CBN) Guide d’onde Circulator, Filter (CBN) Guide d’onde Canal Émission Demodulator Modulator FI = Fréquence Intermediaire Ex: 140 MHz RF = Radio fréquence ex. 6.8 GHz TX Transmitter RX Receiver R F f [GHz] Canal Réception BB = Bande de Base ex. 2Mbits, 155 Mbit/s Structure générale d’une liaison hertzienne(1/2) Antenne Antenne
  • 11. Modulateur/Démodulateur Le modulateur adapte le signal à transmettre au canal de propagation. L'opération de modulation transforme le signal, à l'origine en bande de base, en signal à bande étroite, dont le spectre se situe à l'intérieur de la bande passante du canal. Démodulateur fait l’opération inverse du modulateur Bande passante Canal
  • 12. Les modulations utilisées sont : • à 4 ou 16 états ( par exemple 4 QAM, 16QAM…) pour les signaux PDH • à 64 ou 128 états (par exemple 64 QAM, 128 QAM…) pour les signaux SDH 16 QAM 64 QAM 128 QAM 4 QAM Modulateur/Démodulateur
  • 13. Modulation numérique dans F.H Le tableau suivant résume les largeurs de bande nécessaires en fonction des débits rencontrés dans le hertzien et le type de modulation utilisée :
  • 14. RF output to the CBN IF Pre-distorter IF Amplifier IF input 140 MHz from Modulator TX Controller Power Supply RF Local Oscillator Up Converter Mixer RF Power Amplifier 140 7160 6880 Lower sideband Upper sideband 7020 +140 -140 MHz L’Émetteur (Tx) Le module oscillateur local est réglable sur une fréquence précise. Détermine le canal RF de l'émetteur. Si un autre canal est choisi, l’Oscillateur doit être remplacé. Le module oscillateur est utilisé en même temps pour l'émetteur et le récepteur. L’Ampli de Puissance peut générer un signal de 30.5 dBm max. Le « pre-distorter » traite le signal FI pour compenser les déformations non linéaires de l'amplificateur RF.
  • 15. 15 IF output To Demodulator RF input from CBN RF Local Oscillator RF LNA Preamplifier Down Converter Mixer RX Controller Power Supply IF Control Amplifier Le Récepteur (Rx) Combiner Rx Main Rx Div. RF input Main RF input Diversity IF output To Demodulator Length compensation ∆h CBN Main Antenna Diversity Antenna En cas de diversité d’espace , on aura besoin de deux récepteurs identiques, un combinateur et une bobine de compensation. Le préamplificateur à faible bruit effectue une compensation des fluctuations et déformations du signal provoquées par les évanouissements.
  • 16. Circuit de Branchement Filtre Le circuit de branchement comporte : • Un filtre • Un circulateur Ce circuit permet d’ émettre et recevoir plusieurs Fréquences avec le même guide d’onde . TX RX
  • 17. 17 Circulateur à jonction Y, 1 entrée, 2 sortie et 3 isolement. Circuit de Branchement Circulateur : un dispositif non réciproque qui contient trois ports ou plus. Le signal entrant au port n sortira au port n+1. Port 1 à 2 : perte d'insertion, typiquement de 0,2 à 0,5 dB. Port 1 à 3 : perte d'isolement, entre 20 à 30 dB. Circuit d’un Diplexer. Circulateur + Filtre = Diplexeur Les fréquences rejetées par le filtre sont réinsérées dans le circulateur pour être extraites au port 3. Le nombre de diplexeurs dans le réseau de branchement est proportionnel au nombre de canaux.
  • 18. 18 Orthomode transducer (OMT) TX MD DM RX f1a f1b C B N f1 TX MD DM RX f1a f1b C B N f1 H V En cas d’utilisation d’une configuration à double polarisation, les signaux ayant des polarisations différentes sont séparés initialement au niveau branchement à l’antenne Circuit de Branchement
  • 21. L’ antenne est un transformateur d’ énergie : A l’ émission elle transforme une énergie électrique (v(t), i(t)) fournie par un générateur en énergie électromagnétique (e (t), h(t)) en tout point P(x,y,z) de l’espace. En particularité, il est intéressant de connaitre cette énergie très loin de l’antenne d’ émission. A la réception l’antenne transforme l’ énergie électromagnétique caractérisée par le champ électromagnétique autour d’elle (e(t), h(t)) en énergie électrique sur une charge (v(t), i(t)). Antenne
  • 22. Les principaux caractéristiques d’une antenne: Antenne • Bande de fréquence d'utilisation La fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord de ses dimensions propres, mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés. Par rapport à la fréquence de résonance centrale de l'antenne, on tolère un affaiblissement de 3 décibels, affaiblissement qui détermine la fréquence minimum et la fréquence maximum d'utilisation ; la différence entre ces deux fréquences correspond à la bande passante. Niveau de puissance 3 db Bande Passane Ex: Fmin Fmax
  • 23. b- Polarisation Rappel : Une onde EM est constituée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique H . Dans le vide, ces deux champs sont orthogonaux et transverses (perpendiculaires à la direction de propagation) La polarisation d’une antenne est celle de l’onde électromagnétique qu’elle rayonne Antenne
  • 24. La polarisation d'une onde EM est le type de trajectoire que décrit l'extrémité du champ E au cours du temps dans le plan transverse. Il existe trois types de polarisation : Polarisation linéaire Le champ E n'a qu'une composante variant sinusoïdalement: sa trajectoire est donc un segment de droite. Un dipôle génère classiquement one onde EM polarisée linéairement. Polarisation circulaire Le champ E a deux composantes Eq et Ej de même amplitude et déphasées de 90 degrés, son extrémité décrit un cercle. Polarisation elliptique La polarisation elliptique correspond au cas général d'un champ E comprenant deux composantes Eq et Ej d'amplitudes et de phases quelconques Antenne
  • 25. La polarisation d’une onde permet de multiplexer deux porteuses de même fréquence: l'une en polarisation horizontale, l'autre en polarisation verticale Antenne
  • 26. c- Directivité et diagramme de rayonnement Antenne parabolique Diagramme de rayonnement d’une Antenne parabolique c- Le Gain Une antenne est un élément strictement passif qui n'amplifie pas le signal ! Son gain, par définition, représente la concentration de puissance dans une direction privilégiée par rapport à une antenne isotrope sans pertes.
  • 27. Antenne Pour recevoir le maximum de puissance , il faut que les deux antennes émission réception soient alignés (Les lobes principales)
  • 28. Guide d’onde Guide d’onde rectangulaire Guide d’onde elliptique Le Guide d’onde permet de guider le signal RF entre l’antenne et le récepteur dans un sens et entre l’émetteur et l’antenne dans l’autre sens
  • 29. Spectre radio électrique ITU-R a divisé le spectre radio électrique en bande selon l’utilisation
  • 30. 30 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 f4 f4 a f3 f3 a Channel spacing ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3824.5 - 4182.5 MHz ITU-R F.382 6 Ch. 29 MHz 3413.0 - 3771.0 MHz ITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 3422.5 - 3884.5 MHz ITU-R F.635 7 Ch. 40 MHz 3620 - 4180 MHz ITU-R F.635* 7 Ch. 40 MHz 3610 - 4170 MHz ITU-R F.635 4 Ch. 80 MHz 3630 - 4190 MHz 4 (3.6/3.8/3.9 GHz) ITU-R F.1099 7 Ch. 40 MHz 4430 - 4970 MHz ITU-R F.1099 4 Ch. 80 MHz 4450 - 4990 MHz 5 (4.7 GHz) ITU-R F.383 8 Ch. 29.65 MHz 5945.20 - 6404.79 MHz ITU-R F.497 8 Ch. 28 MHz 5689 - 6151 MHz 6L (6.2 GHz) ITU-R F.384 8 Ch. 40 MHz 6460 - 7080 MHz 6U (6.5 GHz) ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz ITU-R F.385* 5 Ch. 28 MHz 7428 - 7722 MHz ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7121 - 7429 MHz ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7457 - 7737 MHz ITU-R F.385 8 Ch. 28 MHz 7442 - 7883 MHz 7 (7.5 GHz) ITU-R F.386 8 Ch. 29.65 MHz 7747.70 - 8266.57 MHz ITU-R F.386 3 Ch. 28 MHz 8293 - 8468 MHz 8 (8 GHz) ITU-R F.387 8 Ch. 28 MHz 12765 - 13227 MHz 13 (13 GHz) ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10715 - 11685 MHz ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10695 - 11665 MHz ITU-R F.387 12 Ch. 40 MHz 10735 - 11665 MHz 11 (11 GHz) Bande de fréquence de Fréquences: Pour utilisé judicieusement les fréquence , UIT-R subdiviser la bande dédié au FH selon des sous bande
  • 31. Pour chaque bande de fréquence on définit : -La fréquence centrale (f0) -les fréquence des sous bandes supérieure(High) et inférieure (Low) -L’espacement entre deux fréquence adjacent (channel spacing) -L’espacement entre la fréquence d’émission et celle de la réception -l’espacement entre la bande supérieure(High) et inférieure (Low) Bandes de Fréquences
  • 32. ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz Bandes de Fréquences Exemple: Low High 1 7442 7596 2 7470 7624 3 7498 7652 4 7526 7680 5 7554 7708 NB: fn désigne fréquence bande inférieure , f’n désigne fréquence bande supérieure ITU-R F.385 5 Ch. 28 MHz 7442 - 7708 MHz
  • 33. • Pour les distance longue (Réseau Backbone), on utilise la bande de fréquence de 3,3Ghz à 11 Ghz • Pour les réseaux d’accès , backhauling on utilise les fréquences 8Ghz et plus • Le chois entre les bande de fréquence est tributaire de : -Débit de la liaison et condition climatique ainsi que le topographie du terrain Plan de Fréquences: les réseaux d’accès , backhauling Distance longue , (Réseau Backbone)
  • 34. Les brouillages/Les interférences • Les brouillages peuvent être à l’intérieur d’un système ou entre systèmes Observons quels sont les différents brouillages que nous pouvons avoir: Les brouillages possibles sont les suivant: N°1: Brouillage der la réception en D par l ’émission en A Solution : Antenne en A et D non en visibilité l’une à l’autre = Bon non alignés N°2:Brouillage par couplage de la réception en A à la fréquence F2 par l’émission en A de la fréquence F1: une partie émise est réinjectée au niveau des branchements sur les guides d’onde dans la chaine de réception Solution : Un écart convenable entre la fréquence de l’émission et de la réception (F1 et F2) ainsi qu’un bon filtrage des signaux reçus. N°3: Brouillage de la réception B venant de C par la réception venant de A vers B La directivité des antennes est imparfaite et l’antenne B dirigé vers C capte une partie de l’ énergie par le lobe arrière Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives N°3: Brouillage de la réception en A par l’energie rayonnée par le lobe arrière de l’antenne B dirigées vers C Solution : Solution : Il faut utiliser des antennes extrêmement directives
  • 35. Les brouillages/Les interférences Afin d’éviter aux maximum l’effet des interférence nous respectons les règles suivantes : Règle 1 : Il faut utiliser des antennes très directives Règle 2: les fréquence d’émission et réceptions doivent être situées dans deux sous bande différente Par exemple : • Emission f1 (la sous bande inférieure ) et la réception f’1 (la sous bande supérieure ) Rappel: fn fréquence bande inférieure , f’n fréquence bande supérieure Règle 3 :Dans les station répéteurs , les fréquences émissions doivent être choisies dans la bande inférieure ou dans la bande supérieure f1 f’1 f1 f2 fn f’n f’n f‘n fn f’n Site régénérateur Site régénérateur
  • 36. Les différentes catégorie des équipements FH STM1 STM1 2-16 E1, E3 2-16 E1, E3
  • 37. • Coût élevé • Capacité de transmission très large • Performance trop stable • Utilisé pour les longues distance • Le traitement du signal IF et RF et Modulation et démodulation se font en indoor • Juste l’antenne et Outdoor Exemple: Les différentes catégorie des équipements FH:Trunk Radio
  • 38. • Toutes les unités sontoutdoor (Modem/Emetteur/récepteur) • Installation facile Les différentes catégorie des équipements FH:Outdoor
  • 39. Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount • La partie RF( emetteur, récepteur,branching) sont Outdoor (ODU) • Le modulateur/demodulateur sont indoor (IDU) • Les parties Indoor et Outdoor sont connecté via Câble IF • ODU peut être connecté directement à l’antenne ou bien via un guide d’onde flexible (très court) • Installation et maintenance facile
  • 40. Les différentes catégorie des équipements FH:Split-Mount
  • 41. Facteurs influant sur la propagation des FH
  • 42. Facteurs influant sur la propagation FH:Obstacle Zone de fresnel: C’est les ellipsoïdes formé par l’ensemble des points P entre T et R telque Rayon de la zone de fresnel (Fn ) : Fn Pour n=1 , c’est le premier éllipsoide de fresnel .
  • 43. La formule du 1 er Ellipsoïde de Fresnel : Facteurs influant sur la propagation des FH L’énergie de l’onde électromagnétique est plus concentré dans la la zone du 1 er Ellipsoïde de Fresnel Les obstacles dans la zone de Fresnel devrait être le minimum possible F1(m)=
  • 44. Facteurs influant sur la propagation des FH Facteur K : La forme géométrique de la terre est sphérique , le Rayon de la terre change entre deux points , Pour tenir en compte de la courbure de la terre, On introduit un rayon de courbure terrestre fictif R' (R’=KR). K peut prendre les valeurs 4/3,2/3 Pour le Maroc ,Euroupe on prend K=4/3 Si K n’est pas donnée dans une zone on prend K=4/3 Rayon de la terre réel R 6370Km
  • 45. Facteurs influant sur la propagation des FH Règle de dégagement : • Pour K minum , 60% du 1 er éllipsoide de fesnel doit être dégagé de tout obstacle • Pour K=4/3 ,100% 1 er ellipsoïde de fresnel doit être dégagé de tout obstacle • Pour le cas de diversité d’espace Et K=4/3 ,le dégagement de 60% de la zone de fresnel est suffisant • Pour garantir la réception du maximum de puissance , il faut respecter les règles suivantes:
  • 46. Facteurs influant sur la propagation des FH Exemple : Sachant qu’on utilise des antennes avec diversité d’espace et K=4/3 , d=50 Km , l’obstacle est situé au milieu entre A et B et f = 6,8 GHz Déterminer la condition pour que la 1ere zone de fresnel soit dégagée au milieu de la distance AB obstacle A B d d/2 d/2 Le rayon de la première zone de fresnel 2 / 2 1 d d d = = Donc F1= 23 m donc 13,8 m (60% de 23) doit être dégagé de tout Obstacle . La condition : r=13,8 m 2 1 . . 32 . 17 2 1 . . 1 2 1 2 1 d d f d d d d d d F + = + = λ r
  • 47. L'onde réfléchie par la surface du sol est le principal facteur qui influe sur le niveau de réception. Le terrain plat ou l'eau peuvent refléter une partie de l'énergie de signal émise par l'antenne L’antenne de réception reçoit le signal du trajet direct venant de l’ émetteur et d’autre signaux causés par réflexion .la sommes vectoriel de l’onde principale (trajet direct) et l’onde réflechie peut auguementer (les deux ondes sont en phase )ou diminue ( Décalage de phase) l’onde composite , la transmission devient instable. Par conséquent, lorsque vous faites conception de la liaison à faisceaux hertzien, il faut éviter les ondes réfléchies, autant que possible. Si la réflexion est inévitable, utiliser les hauts et les bas du terrain pour bloquer les ondes réfléchies. Facteurs influant sur la propagation FH:Térrain
  • 48. Différentes conditions de réflexion de différents terrains ont des effets différents sur l’onde électromagnétique Les terrains sont classées dans les quatre types suivants: de type A: montagnes (ou villes avec des bâtiments denses) type B: collines (surface du sol doucement ondulé) Type C: surface plaine Type D: surface de l'eau à grande surface Le coefficient de réflexion de montagnes est la plus petite, et donc le terrain de montagne est le plus approprié pour la transmission à faisceaux hertzien. Le terrain colline est moins adapté au transmission FH. Lors de la conception d’une liaison FH, essayez d'éviter les surface plate comme la surface de l'eau. Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques: Terrain
  • 49. Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques : Atmosphère Troposphère est la couche est la plus basse de l'atmosphère , elle est situé de 10 km de la terre. Les effets de troposphère sur la propagation des ondes électriques sont énumérés ci-dessous: absorption par résonance des molécule gazeuse . Ce type d'absorption affecte les fréquences 12 GHz et plus. Absorption et diffusion causée par la pluie, le brouillard et la neige. Ce type d'absorption affecte les fréquence 10 GHz et plus. réfraction, absorption, réflexion et de diffusion causée par l'inhomogénéité de l’atmosphère. La réfraction est l'impact le plus significatif sur la propagation des FH
  • 50. Facteurs influant sur la propagation des ondes électriques : Pluie • Pour les fréquences inférieures à 10 GHz, les pertes dù à la pluie peuvent être ignoré. • Pour les fréquences supérieures à 10 Ghz , l'espacement des répéteurs est principalement affectée par la perte dû à la pluie. Par exemple, pour la fréquence 13 GHz ou supérieur, 100 mm / h pluie provoque une perte de 5 dB / km. Ainsi, pour les 13 GHz et 15 GHz des fréquences, la distance maximale est de relais à environ 10 km. Pour la fréquence de 20 GHz et plus, la distance du relais est limitée dans quelques-uns kilomètres en raison du perte à cause de la pluie. • Les bandes de haute fréquence (20 Ghz et plus) sont les plus affectées par la pluie On les utilise pour les courtes distance.
  • 51. Les évanouissements et la propagation des FH Les évanouissement sont des variation aléatoire du niveau du signal reçu. Les variations est irrégulières et ses causes sont diverses . Parmi les cause des évanouissements: • Multi trajet • Pluie • Absorption Il y a deux type des évanouissements : sélectives et non sélectives Les évanouissement non sélectives affectent toutes la bande fréquence Les évanouissement sélectives : affectent quelque fréquences
  • 52. Les techniques anti –évanouissement(1) Automatic transmit power control (ATPC): Dans des conditions normales de propagation, la puissance de sortie de l'émetteur est toujours à un niveau inférieur, par exemple, 10 à 15 dB inférieure au niveau normal. lorsque évanouissement se produit et le récepteur détecte que la puissance reçue est inférieure au seuil (Seuil fixé par l’utilisateur) , il demande à l’ emetteur d’ augmenter la puissance d'émission.
  • 53. Les techniques anti –évanouissement(2) Dans les transmissions FH , XPIC permet de transmettre deux différents signaux sur une fréquence . XPIC est utilisé pour éviter les interférence sévères entre deux signaux polarisé en inverse,
  • 54. Les techniques anti –évanouissement(3) Techniques de diversité : Les type de diversités les plus utilisées sont : Diversité d’espace et diversité de fréquence.
  • 55. Les techniques anti –évanouissement(4) Diversité de fréquence : Pour remédier aux évanouissement sélectives on transmet le signal sur deux fréquences différente . À un instant t , l’effet de l’ évanouissement n’est pas le même sur les deux fréquences Avantage: Effet évident , on utilise une seule antenne Inconvénient : Technique Couteuse , utilisation de deux fréquence pour un signal
  • 56. Les techniques anti –évanouissement(5) Diversité d’espace : Un signal sur deux trajets différents ne subit pas des effets du multitrajet en même temps . La diversité d’espace consiste à mette deux antennes à la réception pour recevoir le même signal mais sur deux trajets différent et ce pour remédier au problème de multi trajet -Avantages: Les fréquences sont économisées - Inconvénients: L'équipement est compliqué, deux d'antennes sont nécessaires. distance séparant les deux antennes: Selon l'expérience, la distance entre les antennes de la diversité est de 100 à 200 fois la longueur d'onde dans les bandes de fréquences les plus utilisés.
  • 57. Les techniques anti –évanouissement(6) Pour éviter les évanouissement on peu aussi • installer les équipement entre des objets qui bloquent les onde réfléchies • Installer les antennes sur des hauteurs différentes
  • 58. Les protection dans les FH(1) 1+1 HSB (Haute-Standby) On peut émettre et recevoir avec une seule antenne en utilisant un coupleur hybride Dans ce cas on peut aussi utilisé Diversité de fréquence On peut émettre et recevoir avec une seule antenne en utilisant un coupleur hybride Dans ce cas on peut utilisé Diversité de fréquence + Diversité d’espace
  • 59. Les protection dans les FH(2) Protection N+1 (N≤3, 7, 11) Dans la figure ci-dessous , nous avons N canaux opérationnels et un canal Protection • Si il y a un problème sur l’un des canaux N , le trafic bascule automatiquement sur la protection . • Lors de la configuration de la protection on définit une priorité pour chaque canal Par exemple : Ch1 : Priorité 1 , CH2 priorité 2 Si Les deux canaux tombe en panne en même temps , le trafic du canal 1 qui sera basculé sur la protection • On peut utilisé le CHp pour véhiculer un trafic qui n’est pas important (Occasionnel trafic) mais dès qu’il y a un problème sur les autres canaux, le trafic du canal en panne est basculé automatiquement sur Chp
  • 60. Le processus de design d’une liaison FH Le schéma suivant résume tout le processus de design d’une liaison FH Sensibilité récepteur/Qualité de la liaison Marge Evanouissement Analyse des interférence Perte de propagation en espace libre Perte dans le circuits de branchement Autres pertes Bilan de liaison la pluie Multi trajet Effet atmosphère Absorption, réfraction Planification de fréquence
  • 61. L'objectif de la planification des fréquences est d’attribuer des fréquences à un réseau en utilisant les fréquences possible et d'une manière telle que la qualité et la disponibilité de liaison radio soient moins affectée par les interférences. • Le choix d’une fréquence dépend de la longueur de la liaison , la topographie du terrain et des effets atmosphériques, Condition climatique le débit……………) • L’utilisation de fréquence au Maroc est gérée par ANRT planification des fréquences
  • 62. Le Pertes de propagation Perte de propagation dans l’espace libre (Free space Loss) f = fréquence (Hz) d = distance entre les deux antennes (m) Perte dans le circuit de branchement (perte Guide d’onde, filtre , circulateur…) Les pertes diverses Phénomène imprévisible comme le brouillard, les objets en mouvement traversant le chemin, dépointage d’antenne à l'émission et à la réception , l’impact de ces phénomène n'est pas calculée, mais il est pris en compte dans le processus de planification comme une perte supplémentaire
  • 63. Les marges d’ évanouissement Même avec les techniques anti-évanouissement on ne peut que minimiser le phénomène d’ évanouissement, il faut prévoir une marge pour l’ évanouissement dans le calcul du bilan de liaison . Rappel : Evanouissement sont causées par l’Effet atmosphère (absorption ,reflection…..), terrain (trajet multiple),pluie etc. ……………
  • 64. Bilan de liaison Avant d’installer un système de radiocommunication ou une liaison hertzienne, il est nécessaire d’effectuer le calcul du bilan de liaison. En effet, ce calcul permet de déterminer si le niveau de puissance reçue par le récepteur sera suffisant pour que la liaison fonctionne correctement. Le schéma de principe d’une liaison hertzienne est dans le cas général le suivant :
  • 65. Puissance d'émission : C'est la puissance du signal que l'équipement hertzien peut délivrer. Elle est couramment comprise entre 20 et 30dBm. Seuils de réception : Définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné (TEB=10-3 ou 10- 6), ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation .Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type démodulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBm Pertes de branchement (guide d'onde, connectique…) : Pour les équipements ne présentant pas d'antennes intégrée, il est nécessaire de relier par un câble coaxial ou un guide d'onde l'émetteur/récepteur à l'antenne. Ces déports induisent des pertes linéiques de 1 à plusieurs dB, auxquels s'ajoutent les pertes dues aux connecteurs et autres éléments de branchements. Gain de l'antenne : Les antennes, principalement paraboliques, apportent un gain de puissance (de l'ordre de 25 à 45dB) d'autant plus grand que leur diamètre est important. La directivité du faisceau augmente avec la bande de fréquence et les diamètres de l'antenne. Bilan de liaison Rappel:
  • 66. Pr=Pe- αt+Ge-AEL +Gr- αr Bilan de liaison – Pr= Puissance reçue (dBm) - AEL(db): perte de propagationen espace libre – Pe = Puissance transmise (dBm) – Ge = Gain d'antenne émission (dB) - αr branchement réception(dB) – αt = branchement émission(dB) -Gr = Gain d'antenne réception (dB) L’équation de bilan de liaison s’écrit sous la forme: Pr Pe Ge αt AEL Gr αr Avec
  • 67. Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne Pour qu’une liaison hertzienne fonctionne correctement, il faut que la puissance reçue soit supérieure à la sensibilité du récepteur. De plus, on prendra généralement une marge (on essayera d’avoir des dB en plus) pour tenir compte des atténuations supplémentaires qui peuvent être dues à des réflexions multiples ou à la météo (pluie, neige, brouillard, etc..) Pr = Pseuil+ marge d’ évanouissement Exemple: Fréquence ………………………….6GHZ Longueur du bond…………………..50 Km Puissance d’émission………………..1W, soit 30 dbm Gain des antennes……………………25 dB chacune Longueur des guides ondes…………...30 m à l’émission, 70 m à la réception Perte dans les guides …………………..0,05 dB/m Perte dans les duplexeurs(à l’émission + à la réception)….6dB Marge d’évanouissement ……………………………15dB 1. - Quelle est la puissance disponible au récepteur? 2. – Sachant que la sensibilité du récepteur est de -85 dBm, et les conditions climatiques sont mauvaise, est ce que le récepteur est capable pour traiter le signal envoyé par l’ émetteur? 3. - Quelle est la portée possible?