4.1.4 Calcul du bilan de liaison
Les caractéristiques des équipements
d'extrémité à prendre en compte pour le calcul du bilan
énergétique sont :
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 (vis-à-vis du bruit thermique).
Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type de
modulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBm
Pertes de branchement (guide d'onde, connectique...) : Pour
les équipements ne présentant pas d'antennes
intégrées, 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.
L'obtention du bilan de liaison repose sur le constat simple :
la station distante doit recevoir un signal tel qu'elle puisse le retranscrire
avec un taux d'erreur acceptable, au regard des exigences de qualité de
la liaison. Le bilan de liaison, sommation de la puissance émise et de
tous les gains et les pertes rencontrés jusqu'au récepteur, doit
donc être tel que le niveau de signal reçu soit supérieur
au seuil de réception.(figure 35)
Cependant, si les caractéristiques
d'émission/réception du FH jusqu'à l'antenne peuvent
être connues avec précision, il est en revanche impossible de
connaître à tout instant les caractéristiques du milieu
traversé par les ondes.
Les critères de performance d'une liaison
définissent les pourcentages de temps alloués au cours desquels
le signal doit être reçu avec une qualité et une
disponibilité suffisantes. Etant donné les conditions fluctuantes
de propagation qui peuvent dégrader voire interrompre occasionnellement
la liaison, on définit en réception les marges de fonctionnement
permettant de remplir ces critères.
La marge au seuil : Pour compenser la majorité des
pertes occasionnelles de puissance (évanouissements non
sélectifs) que subit le signal, la réception se fait avec une
marge appelée marge uniforme ou marge au seuil. C'est la puissance que
l'on pourra perdre par dégradation des conditions de propagation sans
perdre pour autant la qualité de la liaison.
La marge sélective : Comme on l'a vu, le signal ne
subit pas qu'un affaiblissement au cours de la propagation. Il subit
également des distorsions. Ceci complique encore la tâche de
réception. Pour traduire la capacité d'un équipement
à traduire correctement un signal entaché de distorsion, on
introduit une marge dite sélective, qui découle de la
caractéristique de signature du récepteur.
La présence d'un perturbateur (par exemple une autre
liaison émettant sur une fréquence trop proche) peut
également amener une dégradation du seuil effectif du
récepteur, et réduit par conséquent ces marges.
Des dispositifs permettent d'améliorer la
disponibilité et la qualité des liaisons, aussi bien
vis-à-vis des aléas de propagation que de la fiabilité des
équipements. Il est par exemple possible de doubler la liaison mais il
existe des moyens moins lourds et moins coûteux.
Il est possible d'opter pour une configuration
d'équipement dite de « veille active » (Hot- stand-by), afin
de pallier les éventuelles défaillances de matériels. On
peut également ajouter une "diversité" : il s'agit d'un
deuxième canal distinct à la liaison.
En réception, les deux récepteurs
reçoivent. L'équipement choisit automatiquement la voie par
laquelle le signal est le meilleur. En cas de panne, l'un des deux chemins
reste toujours disponible, et permet le dépannage sans interruption de
la liaison.
En introduisant une diversité on peut tirer parti des
phénomènes d'interférence évoqués plus
tôt.
Diversité d'espace : Un des principaux problèmes
déjà mentionné concerne la présence d'un rayon
réfléchi en plus du rayon direct qui entraîne la formation
d'interférences dans le plan vertical des antennes de réception.
La puissance mesurable présente donc des pics de sur- champ et des creux
de sous-champ suivant un axe vertical. L'idée est de placer une
deuxième antenne de réception distante de la première
d'une demi-frange d'interférence, ou d'un multiple impair de celles-ci,
de manière à ce que les champs principaux et de diversité
soient corrélés en opposition. Le champ combiné permet
ainsi de s'affranchir très largement des instabilités du champ
dues aux réflexions ou aux trajets multiples.
Champs reçus sur chaque antenne
séparément suivant les fluctuations atmosphériques (K). Le
champ combiné (maximum des deux) est lissé.
Diversité de fréquence : l'idée est
semblable à celle de diversité d'espace. Il s'agit
également de combiner deux champs dont les déphasages sont
complémentaires. On exploite cette foisci les différences de
propriétés de propagation des ondes de fréquences
voisines. On émet ainsi de façon redondante sur un
deuxième couple de fréquences, préférentiellement
sur une polarisation croisée.
Diversité mixtes et hybrides : il est possible
également de proposer des configurations mêlant les deux types de
diversité précédents. On peut ainsi émettre
à deux fréquences différentes sur les deux antennes de
diversité d'espace (on parle alors de diversité quadruple). Il
est également possible de placer une seule antenne croisée d'un
côté, et de profiter de la diversité d'espace en
réception de façon dissymétrique (diversité
triple).
Selon les liaisons envisagées, ces techniques
permettent de maintenir une puissance reçue stable à quelques dB
alors qu'en leur absence, les évanouissements de champ pourraient
atteindre jusqu'à - 40 dB.
Les gains obtenus par ces méthodes se mesurent en termes
de disponibilité accrue, bien que les marges uniforme et
sélective restent identiques.
Elles ne présentent de véritable
intérêt que pour les situations où les réflexions
sont prédominantes (liaison à fort survol d'étendues
très réfléchissantes : eau, plaines désertiques) et
la probabilité d'occurrence de trajets multiples élevée.
La diversité de fréquence présente l'avantage de ne
nécessiter qu'une seule antenne. Les efforts sur les structures
portantes sont donc moindres ; leur taille peut également être
moindre. En revanche, une fois données les hauteurs d'antenne,
l'écart optimal en fréquence est fixe. Cette exigence n'est pas
toujours compatible avec les plans de fréquence imposés par
ailleurs. Elle présente également un rendement spectral faible
La diversité d'espace nécessite deux antennes (y
a-t-il la place sur le pylône correspondant à l'espacement voulu
?) mais leur taille est souvent moindre. Par ailleurs, la méthode
présente l'avantage d'une plus grande souplesse, et de performances
généralement supérieures. Elle est de plus économe
en fréquences, ressource ô combien rare.
L'emploi d'un faisceau Hertzien comporte les
avantages/inconvénients suivants :
Coût par km inférieur à la liaison par
satellite
Capacité bien plus faible qu'un câble optique.
Convient particulièrement aux régions à
faible densité de population et dans les régions montagneuses.
Les faisceaux hertziens se propagent dans la troposphère,
couche atmosphérique fortement perturbée par les conditions
météorologiques (humidité, pluie, neige, nuages...,)
La propagation des ondes EM aux fréquences
utilisées pour les faisceaux hertziens est donc fortement
dépendante du climat et aussi de la topographie
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