Systèmes numériques micro-onde ELE-785 Chapitre 2 Systèmes numériques micro-onde

Chapitre 2 micro-onde: introduction Plan Intro Propagation-dispersion Interférences Conception radio Autres imperfections (article Noguchi) Budget liaison et performances MIMO

Chapitre 2 micro-onde: introduction Fréquences: de 1 a 40 GHz Distance: max 100 km Propagation: 2 antennes isotropes: Pr=Pt(λ/4πD)2 Pertes 20log(4πD/ λ) Impact des antennes

Chapitre 2 micro-onde: Propagation Liaison, paramètres Dégagement d1 d1 d1 d1

Chapitre 2 micro-onde: Propagation Voir la norme… (l’ensemble des effets, zone de Fresnel..) Équation de disponibilité classique: Prob(perte)= ab D3 f 10-5 10-F/10 /4 a: terrain (1/4,1,4) de montagneux à plat b: climat (1/8,1/4,1/2) de sec à humide D, en milles (0.6xkm), f en GHz, F en dB S’améliore avec diversité.

Chapitre 2 micro-onde: Propagation Exemple: Quelle est la puissance d’un signal de 2GHz reçu à une antenne dont le gain est de 25.3 dB situé à 100 km d’une station émettrice de 1 W ayant la même antenne.(-57.4 dbm) De combien faut-il augmenter la puissance de transmission pour accommoder une marge d’évanouissement additionnelle non-disponibilité de 1 minute par année, et ce en environnement moyen: 1 min/(365*24*60) = 1 (1/4) (60)3 2 10-5 10-F/10 /4

Chapitre 2 micro-onde: Propagation Marge d’évanouissements dispersifs, modèle de canal: h(t)= δ(t) + ae(-jθ)δ(t+τd). Avec un délai de 6.6 ns (canal de Rummler). Ça donne un creux à tous les 160 MHz, dont la profondeur et la position varie avec a et tetha. En variant ces parametres sur une radio on obtient une courbe en W En pondérant avec une loi de prob.: DFM Att fréquence

Chapitre 2 micro-onde: Interférences Co-canal, canal adjacent, bruit urbain (sous 1GHz) Dessin f4 f6 Radio f1 f5 Co-canal Radio Radio f2 f3 f1 f5 Radio Radio

Chapitre 2 micro-onde: Conception de radio

Chapitre 2 micro-onde: Conception de radio Multiplexeur Modulateur: voir article Noguchi Convertisseur haute fréquence: cours 462, attention fréquence image, canaux adjacents, fuite de porteuse dans tout circuit de modulation analogique Ampli: soit un sinus a l’entrée Asin(2πft), à la sortie: A g(A) sin (2πft + phase (A)): AM-AM, AM-PM nonlinearity

Chapitre 2 micro-onde: Conception de radio Ampli, suite (dessin d’un prof de Queens,Wiki et article de EEtimes):

Chapitre 2 micro-onde: Conception de radio Diversité Égaliseur Bruit thermique: -174 dBm/Hz Prochains éléments: voir article de Noguchi

Chapitre 2 micro-onde: Budget de liaison Gs = Pt - RSL(m) dBx où Pt: Puissance moyenne RSL(m) : Received signal Level (minimum) RSL(m) = (C/N)’ + 10log(NoBi) + Nf C/N de fig. 6 + autres imperfections (figs. 7,9,10) 10log(No) = -174 dBm/Hz, Bi=(1+α)Rs Facteur de bruit de la tête RF (0 dB idéal): Nf Gs=Lp+F+Lt+Lm+Lb+Gt+Gr Lp = 20log(4πD/λ), D et λ dans les mêmes unités F: marge d’évanouissement Lt+Lm+Lb Perte de tx dans les cables, de branchement et autres, (sans autres mentions on les pose à 0 dB). Gt, Gr : gains des antennes Tx et RX.

Chapitre 2 micro-onde: Budget de liaison F: liée à la plage dynamique du signal reçu Déviation des horloges (oscillateurs RF) détermine la LB des boucles de recouvrement, il suffit alors d’utiliser G aux figures 9 et 10 Avec Pt = X dBm alors si l’ampli sature à Y dBm, alors de Fig 8 on trouve A=PcMod/PmoyQPSK Fig 6: B=PmoyMod/Pn C=PmoyQPSK/Pn=14 dB Alors Y=X+A-B+C+(marge) la marge est de 0 à 3 dB.

Chapitre 2 micro-onde: MIMO A transmis, B reçu, H le canal avec N,M éléments. Pour bien exploiter, H est connue au RX. Si H est connu au Tx: il existe une technique optimale simple (beamforming) de transformation linéaire pour transformer le canal en diagonalisant la matrice H pour générer N canaux indépendants (si N=M, il suffit de trouver les vecteurs propres de H) Sinon: plusieurs techniques de RX sont possibles: inverser H, transformer les points A possibles en multipliant par H… Parmi les multiples stratégie de TX deux extrêmes possibles: Information indépendante sur chaque antenne (spatial multiplexing) maximise le débit Répétition transformée de l’information sur chaque antenne (space-time codes) maximise la fiabilité

Chapitre 2 micro-onde: MIMO A titre d’introduction, prenons un exemple simple de système à 2 entrées réelles, 2 sorties réelles (B1,B2)=(A1,A2)H, ou H=[hij] Trois récepteurs possibles ZF BH-1, MMSE qui consiste à trouver le points de la constellation multipliée par H le plus près de ce qui est reçu, BLAST qui est l’équivalent de ZF mais avec une décision itérative sur la TX de chaque antenne de TX

MIMO -1,-1 +1,-1 -1,+1 +1,+1