Transcript Les communications hertziennes

Les communications hertziennes
Jean-Claude Bellocq
CITI
Dept TELECOM, INSA BAYONNE
2
Introduction
• Les communications hertziennes, ou
radiocom. =
– exploitation du spectre électromagnétique en
champ libre pour effectuer de la transmission
d’information.
3
I-Les applications
•
•
•
•
•
La diffusion
La liaison point à point
L’accès fixe
Les radio-mobiles
Les réseaux cellulaires
4
La diffusion
• Principe = diffusion d ’information sur 1
zone géographique.
• Caractéristiques
– 1 liaison simplex (sens descendant)
– 1 émetteur fixe omnidirectionnel
– des récepteurs directionnels
• Applications
– TV, radiophonie, signalisation...
5
La liaison point à point
• Principe = Relier 2 sites par un canal de
transmission non câblé.
• Caractéristiques :
– 1 liaison simplex ou duplex
– 2 E/R fortement directionnels et bien orientés
– points relais (terrestres, satellites)
• Applications
– ponts radios, liaisons satellites
6
L ’accès fixe
• Principe = Permettre la transmission
d ’information entre 1 point d ’accès fixe et
1 utilisateur fixe
• Caractéristiques :
– 1 liaison duplex
– 1E/R omnidirectionnel
– 1 E/R fortement directif
• Applications
– La Boucle Locale (Radio ou satellite)
7
Les radio-mobiles
• Principe = Permettre la transmission
d ’information entre 1 point d ’accès fixe et
1 utilisateur mobile
• Caractéristiques :
– 1 liaison duplex
– 2 E/R omnidirectionnel
• Applications
– radio-taxis, médecins ...
8
Les réseaux cellulaires
• Principe = permettre l ’extension de la zone
géographique couverte et l ’augmentation
du nombre d’utilisateurs
• Caractéristiques :
– liaisons duplex
– E/R omnidirectionnel
– 1 sous-réseau fixe de points d ’accès (cellules)
• Applications
– la téléphonie mobile, les réseaux radio
9
II-Un peu d’histoire
10
II-Un peu d’histoire
• 1873-1895 : découverte, expérimentation des ondes EM
–
–
–
–
1873 : l ’anglais JC Maxwell prédit l ’existence des ondes EM.
1887 : l’allemand H. Hertz observe les ondes EM.
1890 : le français E. Branly réussi à capter ces ondes (1ère antenne??).
1895 : l’Italien G. Marconi réalise la 1ère transmission radio en morse.
(marconigrammes). (1897 : démonstration aux investisseurs)
• 1912-1930 : inventions et mise en œuvre des premiers services
grand public
– 1912 : le SOS du Titanic est capté par le navire Carpathia et sauve 800
personnes
– 1920 :1ère liaison radiotélégraphique France-Amérique ouverte au public.
– 1924 : Première utilisation de la radio mobile par la police américaine.
– 1927 :1ère liaison radiophonique Londres-New-York.
11
• 1930-70 : augmentation de la bande de fréquence et mise en place
de réseaux radio en modulation de fréquence. Satellites
– 1935 : 4 liaisons téléphoniques intercontinentales depuis Paris.
– 1945 : Arthur C. Clarke propose les satellites géostationnaires pour la
communication.
– 1955 : début des 1ères liaisons radio (160MHz) à Paris (taxis, médecins)
– 1957 : lancement de Spoutnik-I par les soviétiques
– 1970 : fin des ondes courtes pour la radiophonie : remplacées par les
satellites.
12
• 1970-2000 : développement du cellulaire, apparition du
numérique
– 1969 : les Bell labs inventent le concept du cellulaire
– 1970-90: le cellulaire analogique se développe.
1979 : système cellulaire NTT au Japon
1983 : allocation des fréquences pour l ’AMPS (Advanced Mobile Phone
Service) aux USA.
1985 : en France, Radiocom2000, en Angleterre le TACS
en //, développement des systèmes sans cordon
– depuis 1990 : Systèmes à modulation numérique
USA : USDC(91) , DCS-1900 (94), IS-95 (95)
Europe : GSM (90), DECT (93), DCS-1800 (93)
Japon : JTACS (88), PHS (cordless system, 93)
13
• Aujourd’hui
– cellulaire (GSM 900MHz, DCS 1800MHz, UMTS)
– communications internationales : 70% par cables sous-marins,
30% par satellites
• Tendances
–
–
–
–
apparition de l ’internet et multimédia mobiles (l ’ère du service)
convergence voix-données
interconnexion des systèmes
réseaux sans fil (pico-cellules) : WiFi, Bluetooth, ...
– Techniques : smart antennas, UWB (ultra wide band)
14
III-Le spectre électromagnétique
• C ’est une denrée rare à partager
– Nécessité d ’attribuer une bande de fréquences
pour 1 application donnée
– Adapter la largeur de spectre et le choix de la
fréquence aux besoins de chaque applications
15
II-1. Le spectre radio
– B) Définition de bandes (ex: UHF)
• normalisation
(régulier sur une échelle logarithmique)
flow ~f0/3,16
f0 =1GHz
fhigh ~3,16.f0
Df ~2,8. f0 =2,8GHz
fhigh =10.flow
16
Systèmes de Télécommunications, P.G. Fontolliet. Traité d ’électricité, vol18, editions EPFL
17
ONU
ITU-D
ITU-R
IFRB
ITU
http://www.itu.int
- Europe,Afrique,Moyen-Orient
- Amérique,Groenland
- Asie, Océanie
-radiocoms
-organise WRC
- techinque
- réglementation
-WTSC
-normalisations
ITU-T
(ex CCITT)
-gardien du spectre
- enregistre les fr.radio
- liens avec admin locales
TSB
GCNT
18
http://www.etsi.org
...
France
(ART)
...
- Rapports
-Recommandations
-Décisions
CEPT
...
...
TC
administration
ETSI
opérateurs
constructeurs
STC
STC
...
- standards (ETS)
- rapports (ETR)
19
IV- Présentation du cours
Antennes et émetteurs
Milieu de propag
Source
Cod
Mod
Tx
canal
Destinataire
Rx
Dem
Dem
Canal radio
Codage, égalisation, brouillage
20
La liaison radio
Gain
Affaiblis- Evanouisd’antenne sement
sements
Fast
Fading
Gain
d’antenne
Bruit
additif
21
Les transmetteurs
A
feeder
Gain
AffaiblisGain
d’antenne sement d’antenne
feeder
A
Bruit
additif
22
Les transmetteurs
• Les antennes
– principes
– le doublet
– caractéristiques
d ’antennes
– les antennes filaires
– les antennes de surface
• Cours : ~7h
• TD : 4 à 5 séances
• TP : abordé dans
certains TP
23
Le milieu de propagation
Milieu de propag
Bruits
Affaiblis- Evanouissement
sements
Fast
Fading
24
Le milieu de propagation
• Effets de propagation
• Caractérisation
• Cours : ~4h
• TD : 2 séances
• TP : transversal à tous
les TPs (4).
• Sources de bruit
• modèles de propag.
pour la planification
25
Le canal radio
Milieu de propag
Mod
Mod
Tx
Rx
Canal radio
Dem
Dem
Canal radio en bande de base
26
Le canal radio
• Signal radio
– codage, modulation
• Cours : ~4h
• TD : 2 séances
• Canal radio
– évanouissements,
étalements temporels...
• Modélisation en bande
de base
27
Etude des systèmes
Milieu de propag
Mod
Tx
Rx
Dem
28
Les systèmes
•
•
•
•
•
•
•
Les ponts radio
• Cours : ~4h
– (2h Bouygues Tel.)
La diffusion TV / radio
Transmissions satellites • TD : 2 séances
• TP :
la BLR
– 1 : mesures GSM
Le cellulaire
– 1 : mise en place de
le DECT
wLAN
WiFi
– 2 : logiciel de
déploiement GSM
29
V : les métiers
• Réseau, Intégrateur : prise en compte de la
spécificité radio (wireless LAN…)
• Téléphonie mobile : opérateurs (centres
opérationnels), constructeurs.
• Développement et Recherche
– les antennes
– le traitement du signal
– la téléphonie mobile, les réseaux sans fil, ...
30
VI-références
• « Antennas and propagation for Wireless
communication systems », Simon R. Saunders, ed
Wiley
• « Wireless communications : principles &
practice », Theodore S. Rappaport, ed Prentice
Hall
• « micro-ondes », tome II, Combes, ed. Dunod
• « Electromagnetic waves and antennas »,
www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa
31