Les communications hertziennes JeanClaude Bellocq CITI Dept TELECOM
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 – 1 E/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 (160 MHz) 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, Radiocom 2000, 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 900 MHz, DCS 1800 MHz, 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) : Wi. Fi, 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 ~f 0/3, 16 f 0 =1 GHz fhigh ~3, 16. f 0 Df ~2, 8. f 0 =2, 8 GHz fhigh =10. flow 16
Systèmes de Télécommunications, P. G. Fontolliet. Traité d ’électricité, vol 18, 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 ITU-T -WTSC -normalisations (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 . . . - standards (ETS) - rapports (ETR) 19
IV- Présentation du cours Antennes et émetteurs Milieu de propag Source Cod Mod Tx canal Destinataire Rx Dem Canal radio Codage, égalisation, brouillage 20
La liaison radio Gain Affaiblis- Evanouisd’antenne sements Fast Fading Gain d’antenne Bruit additif 21
Les transmetteurs A feeder Gain Affaiblis. Gain 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 : ~7 h • TD : 4 à 5 séances • TP : abordé dans certains TP 23
Le milieu de propagation Milieu de propag Bruits Affaiblis- Evanouissements Fast Fading 24
Le milieu de propagation • Effets de propagation • Caractérisation • Cours : ~4 h • 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 Tx Rx Canal radio Dem Canal radio en bande de base 26
Le canal radio • Signal radio – codage, modulation • Cours : ~4 h • 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 : ~4 h – (2 h 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 w. LAN Wi. Fi – 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
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