PFE Calibration modèle de propagation GSM-3G-LTE

Département : STIC Référence :

Licence Appliquée en Sciences et technologies de l’Information et de la Communication Option RST

Projet de fin d’Études

Calibration de modèles de propagation pour les réseaux GSM, WCDMA et LTE Réalisé par : Hassen Ben Terdayet Maher Boujnah Classe :

STIC-L3-RST-B

Encadré par : Mr Kais Ameur Mme Amel Tounsi Entreprise d’Accueil : Tunisie Telecom

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Année Universitaire : 2012-2013

Résumé Dans ce travail, nous avons expliqué le processus de calibration des modèles de propagation qui est une tâche fondamentale dans l’optimisation de la couverture radio mobile. En se basant sur l’outil ATOLL, nous avons réalisé la calibration du modèle SPM du logiciel ATOLL et ce pour la bande 900, 1800 et 2100 MHz valable pour les technologies GSM, UMTS et LTE. Les résultats obtenus après validation sont concluants avec un écart type et une erreur moyenne acceptable. Mots clés: Réseaux mobiles, Modèle de propagation, Calibration, Couverture radio, ATOLL.

Abstract Calibrated model propagation for urban, suburban and rural zones was established from a standard propagation model. The results given by ATOLL for 900, 1800 and 2100 MHz showed accurate prediction with an acceptable error, comparing to measurement data those calibrated models were validated in Tunis, Sousse and Sfax.

Keywords: Mobile networks, propagation model, Calibration, Radio Coverage, ATOLL.

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Dédicaces C’est aveC plaisir que je dédie Ce travail A mon cher père A ma chère mère A mon CHeR frère A mon oncle « MOEZ ZOUARI » A toute ma famille A tous mes professeurs A tous mes amis, a tous Ceux qui m’aiment … que dieu aCComplisse tous Ces vœux.

Maher  3

Dédicaces C’est aveC plaisir que je dédie Ce travail A mon cher père A ma chère mère a mes frères et ma sœur A toute ma famille A tous mes professeurs A tous mes amis, que toute personne m’ayant aidé de près ou de loin, trouve iCi l’expression de ma reConnaissanCe

Hassen BT

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Remerciements

En témoignage de nos profondes reconnaissances, nous voulons remercier toutes les personnes qui nous ont aidés de près ou de loin à l’élaboration de ce projet de fin d’études.

Nous voulons exprimer notre gratitude à Mr Kais AMEUR ; chef de projet au département optimisation des réseaux 2G/3G à Tunisie Télécom et à Mme Amel TOUNSI ; enseignante à Iset’Com, pour leur soutien et leurs encouragements précieux qu’ils nous ont réservés et pour leur inestimable collaboration et leur encadrement.

Nos remerciements s’adressent aussi à Mr Mohamed Ayadi pour sa disponibilité et ses conseils. Enfin, nous exprimons notre gratitude aux membres du jury qui ont accepté de juger ce modeste travail.

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Cahier des charges

Cadre du projet fin d’étude : Le déploiement des réseaux sans fil reste un problème majeur pour les opérateurs télécom. L’objet de ce projet fin d’étude est d’élaborer des modèles de propagation optimisés et bien calibrés pour assurer une bonne couverture radio des réseaux GSM, UMTS et LTE.

Travail demandé : Le travail demandé consiste à :  Faire une recherche bibliographie sue les modèles de propagation  calibrer des modèles de propagation pour les réseaux GSM, 3G et 4G pour les bandes 900, 1800 et 2100 MHz et de Valider les modèles proposées via des mesures réelles.  Simulation à l’aide de l’outil d’ingénierie radio mobile ATOLL.

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Sommaire Introduction Générale .................................................................................................................. 14 Chapitre 1 : Aperçu sur la propagation radio mobile Introduction ................................................................................................................................... 16 1.

2.

Technologies radio mobile: .................................................................................................. 16 1.1.

Réseau GSM (Global System for mobile communication): ......................................... 16

1.2.

Réseau UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) : .............................. 16

1.3.

Réseau LTE (Long Term Evolution) : ............................................................................. 17

Liaison radio mobile : ........................................................................................................... 17 2.1.

2.1.1.

Schéma général : .................................................................................................... 17

2.1.2.

Paramètres de l’émetteur : ................................................................................... 18

2.2.

3.

Présentation d’une liaison radio mobile : .................................................................... 17

Propagation radio mobile:............................................................................................. 19

2.2.1.

Propagation en espace libre : ................................................................................ 19

2.2.2.

Propagation par trajets multiples : ....................................................................... 20

Les modèles de propagation pour ingénierie radio mobile : ............................................. 21 3.1.

Catégories des modèles de propagation :.................................................................... 21

3.1.1.

Modèle Macro-cellule : .......................................................................................... 21

3.1.2.

Modèle Micro-cellule : ........................................................................................... 22

3.2.

Types des modèles de propagation : ........................................................................... 22

3.2.1.

Les modèles empiriques : ...................................................................................... 22

3.2.2.

Les modèles déterministes : .................................................................................. 25

3.2.3.

Les modèles semi-empiriques: .............................................................................. 26

Conclusion ..................................................................................................................................... 26 Chapitre 2 : Processus de calibration d'un modèle de propagation Introduction ................................................................................................................................... 28 1.

Méthodologie générale : ...................................................................................................... 28

2.

Choix de l’outil calibration : ................................................................................................. 29

3.

Configuration du projet de calibration à l’aide du logiciel ATOLL : ................................... 30 3.1.

Création d'un projet de calibration : ............................................................................ 31

3.1.1.

Mise en place d’un nouveau projet : .................................................................... 31

3.1.2.

Importation des cartes numériques : ................................................................... 31 7

3.1.3.

Importation des sites et Réglage de l’émetteur : ................................................ 32

3.1.4.

Importation du diagramme d'antenne : ............................................................... 33

3.2.

Importation des mesures CW (Continuous Waves) : .................................................. 34

3.3.

Filtrage des données de mesure : ................................................................................. 35

3.3.1.

Filtrage par classe d'encombrement : .................................................................. 35

3.3.2.

Filtrage par la force du signal et de la distance :.................................................. 35

3.3.3.

Filtrage par Angle : ................................................................................................. 35

3.4. 4.

Sélection de stations de base pour la calibration et pour la validation : ................... 36

Calibrage du modèle de propagation SPM : ....................................................................... 37 4.1.

Objectifs de qualité ........................................................................................................ 37

4.2.

Les critères de calibration et de validation du modèle : ............................................. 37

4.3.

Réglage des paramètres initiaux dans le modèle SPM d’ATOLL : .............................. 38

4.4.

Exécution du processus de calibrage du modèle SPM : .............................................. 38

Conclusion ..................................................................................................................................... 41 Chapitre 3 : Calibration du modèle de propagation SPM pour les bandes 900, 1800 et 2100 MHz Introduction : ................................................................................................................................. 43 1.

Techniques de calibration : .................................................................................................. 43 1.1.

Sélection des sites pour les régions Tunis, Sousse et Sfax : ........................................ 43

1.2.

Implémentation des mesures CW : ............................................................................... 45

1.2.1.

Implémentation des mesures CW pour la bande 900 MHz : .............................. 45

1.2.2.

Implémentation des mesures CW pour la bande 1800 MHz .............................. 47

1.2.3.

Implémentation des mesures CW pour la bande 2100 MHz : ............................ 49

1.3. 2.

Prédiction de la couverture avant calibration : ........................................................... 50

Calibration du modèle SPM : ............................................................................................... 53 2.1.

Calibration du modèle SPM pour la bande 900 MHz : ................................................ 53

2.1.1.

Simulations et résultats de calibration en zone urbaine dense : ........................ 53

2.1.2.

Simulations et résultats de calibration en zone suburbaine : ............................. 56

2.1.3.

Simulation et résultats de calibration en zone rurale : ....................................... 59

2.2.

Calibration des modèles pour la bande 1800MHz : .................................................... 64

2.2.1.

Simulation et résultats de calibration en zone urbaine dense : ......................... 64

2.2.2.

Simulations et résultats de calibration en zone suburbaine : ............................. 65 8

2.2.3. 2.3.

Simulations et résultats de calibration en zone rurale : ...................................... 66

Calibration des modèles pour la bande 2100MHz : .................................................... 67

2.3.1.

Simulations et résultats de calibration en zone urbaine dense : ........................ 67

2.3.2.

Simulation et résultats de calibration en zone suburbaine : .............................. 69

2.3.3.

Simulations et résultats de calibration en zone rurale : ...................................... 70

Conclusion ..................................................................................................................................... 71 Conclusion Générale ..................................................................................................................... 72 Bibliographie.................................................................................................................................. 73 Annexe ........................................................................................................................................... 75

9

Liste des figures Figure 1: Schéma représentatif d’une liaison radio mobile ........................................................ 18 Figure 2: Les différents mécanismes de propagation ................................................................. 20 Figure 3: Schéma démonstratif de processus de calibration d’un modèle de propagation ...... 29 Figure 4: Fenêtre de création d’un nouveau projet ..................................................................... 31 Figure 5: Fenêtre d’implantation des cartes ................................................................................ 32 Figure 6: Fenêtre de mise en place des sites................................................................................ 32 Figure 7: Fenêtre de configuration des paramètres de l’émetteur .............................................. 33 Figure 8: Diagramme de rayonnement de l’antenne ................................................................... 33 Figure 9: Fenêtre de configuration des mesures CW .................................................................. 34 Figure 10: Fenêtre de filtrage des mesures CW .......................................................................... 36 Figure 11: Fenêtre des Propriétés du Modèle SPM .................................................................... 38 Figure 12: Fenêtre de sélection de processus de calibration ..................................................... 39 Figure 13: Les sites sélectionnés de la zone Tunis ..................................................................... 43 Figure 14: Les sites sélectionnés de la zone Sousse ................................................................... 44 Figure 15: Les sites sélectionnés de la zone Sfax ....................................................................... 45 Figure 16:Légende du niveau de signal des mesures CW .......................................................... 45 Figure 17: Les mesures CW de sur la zone Tunis-bande 900MHz .......................................... 46 Figure 18: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 900MHz .............................................. 46 Figure 19: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 900MHz .................................................. 47 Figure 20: Les mesures CW sur la zone Tunis-bande 1800MHz .............................................. 47 Figure 21: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 1800MHz ............................................ 48 Figure 22: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 1800MHz ................................................ 48 Figure 23: Les mesures CW sur la zone Tunis-bande 2100MHz .............................................. 49 Figure 24: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 2100MHz ............................................ 49 Figure 25: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 2100MHz ................................................ 50 Figure 26: Prédiction de la couverture de la zone Tunis (modèle SPM-Bande 900 MHz) ...... 51 Figure 27: Prédiction de la couverture de la zone Sousse (modèle SPM-Bande 900 MHz) .... 51 Figure 28: Prédiction de la couverture de la zone Sfax (modèle SPM-Bande 900 MHz) ........ 52 Figure 29: Légende de simulation du niveau de signal reçu ...................................................... 52 Figure 30: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Tunis-bande 900 MHz.............. 55 Figure 31: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Sousse-bande 900 MHz ........... 55 Figure 32: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Sfax-bande 900MHz ................ 56 Figure 33: Légende de simulation du niveau de signal reçu ...................................................... 56 Figure 34: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Tunis .................................... 57 Figure 35: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Sousse .................................. 58 Figure 36: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Sfax ...................................... 58 Figure 37: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Tunis (loin de l'émetteur) ............ 60 Figure 38: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sousse (loin de l'émetteur).......... 60 10

Figure 39: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sfax (loin de l'émetteur).............. 61 Figure 40: Prédiction de la couverture de la zone rurale Tunis (près de l'émetteur) ................ 62 Figure 41: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sousse (près de l'émetteur) ......... 63 Figure 42: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sfax (près de l'émetteur) ............. 63

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Liste des tableaux Tableau 1: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Tunis............ 53 Tableau 2: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Sousse.......... 54 Tableau 3: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Sfax ............. 54 Tableau 4: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone suburbaine ..................... 57 Tableau 5 : Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone rurale (loin de l'émetteur) ........................................................................................................................................................ 59 Tableau 6: Résultats de calibration pour la bande 900 MHz en zone rurale (près de l'émetteur) ........................................................................................................................................................ 61 Tableau 7: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Tunis.......... 64 Tableau 8: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Sousse ....... 64 Tableau 9: Les résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Sfax ...... 65 Tableau 10: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone suburbaine ................. 65 Tableau 11: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone rurale (loin de l'émetteur) ...................................................................................................................................... 66 Tableau 12: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone rurale (près de l'émetteur) ...................................................................................................................................... 67 Tableau 13: résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Tunis ......... 68 Tableau 14: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Sousse ..... 68 Tableau 15: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Sfax ......... 68 Tableau 16: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone suburbaine ................. 69 Tableau 17: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone rurale (loin de l'émetteur) ...................................................................................................................................... 70 Tableau 18: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone rurale (près de l'émetteur) ...................................................................................................................................... 71

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Glossaire

C CW: Continuous Wave

D DL: Down Link

G GSM: Global System for mobile communication

L LTE: Long Term Evolution

P PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente

S SPM : Standard Propagation Model

T TDMA: Time Division Multiple Access

U UMTS: Universal Mobile Telecommunications System UL: Up Link

W W-CDMA: Wideband Code Division Multiple Access

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Introduction Générale

Introduction Générale Les communications sans fil utilisent l’onde électromagnétique comme support de transmission du signal radio mobile. Maitriser les phénomènes affectant la propagation de ce signal est l’une des tâches les plus importantes dans le déploiement des réseaux radio mobile. En effet, une prévision de la propagation permet d’optimiser l’emplacement des stations émettrices en vue d’assurer une bonne couverture des zones à desservir. Pour réaliser cet objectif plusieurs modèles de propagation ont été développés. Mais la complexité et la variété de l’environnement caractérisant le canal de transmission fait qu’il est très difficile de mettre au point un modèle de propagation adapté. L’opérateur doit effectuer des campagnes de mesures pour chaque installation de site en vue de connaitre le niveau de couverture de la zone ; mais ceci s’avère coûteux. Pour limiter le nombre de compagnes de mesures et à l’aide d’un outil d’ingénierie radio, on élabore un modèle de propagation calibré permettant d’ajuster les caractéristiques d’un réseau radio mobile à moindre du coût. C’est dans ce cadre que se situe notre projet. Dans le premier chapitre nous présentons les technologies radio mobile GSM, UMTS et LTE en mettant l’accent sur les phénomènes physiques affectant le signal radio et les types des modèles de prédiction de propagation. Le deuxième chapitre sera consacré à décrire le processus de calibration de modèle de propagation à l’aide de l’outil de simulation ATOLL de Forsk en se basant sur des compagnes de mesures réelles. Enfin, dans le troisième chapitre nous menons l’étude pour trois régions à savoir Tunis, Sousse et Sfax, L’objectif est de proposer des modèles calibrés (que l’on validera) spécifiques à des zones urbaines, suburbaines et rurales ayant des caractéristiques différentes. Nous exposons les résultats de calibration du modèle standard d’ATOLL (pour les bandes 900, 1800 et 2100 MHz).

14

Chapitre 1

Chapitre

Aperçu Sur La Propagation Radio

_________

1

Aperçu Sur La Propagation Radio Mobile

15

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

Introduction La modélisation du canal de propagation s’avère être la phase la plus délicate pour planifier et dimensionner un réseau radio mobile. En effet, on doit tenir compte de l’environnement de propagation vu l’effet des perturbations causées par la mobilité des obstacles, la température, l’humidité… C’est dans ce cadre, que la prédiction de la variation du canal de propagation semble être l’élément essentiel dans le processus de planification des réseaux mobiles. Ce chapitre est dédié à l’étude de la propagation en environnement radio mobile et des modèles de prédictions utilisés dans le déploiement des réseaux GSM, UMTS et LTE.

1. Technologies radio mobile: 1.1. Réseau GSM (Global System for mobile communication): Le GSM est le standard pour les communications numériques le plus répandu. C’est le réseau de 2ème génération, il offre aux utilisateurs la téléphonie vocale, le fax et la transmission (modérée) de données. Il s'agit d'un système cellulaire fondé sur l'accès multiple réparti en temps (TDMA). Le débit maximum est de 9.6kbps [1]. Deux bandes de fréquence sont utilisées en Europe:

1.2.

o

GSM 900 : UL 890-915MHz et DL 935-960MHz

o

DCS 1800 : UL 1710-1785MHz et DL 1805-1880MHz

Réseau UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) :

C’est le réseau de troisième génération,

l'UMTS est la norme la plus utilisée

actuellement. Le mode d'accès multiple choisi sera basé sur le W-CDMA, il devrait fournir des débits atteignant 2Mb/s [2]. La bande de fréquence du réseau UMTS est : o

UMTS 2100 : UL 1885-2025MHz et DL 2110-2200MHz

16

Chapitre 1

1.3.

Aperçu Sur La Propagation Radio

Réseau LTE (Long Term Evolution) :

La technologie LTE est l’évolution la plus récente des normes de téléphonie mobile. Elle est caractérisée par un débit qui peut atteindre 1Gbps. Il faut préciser que cette norme est en cours d’étude en Tunisie Les bandes de fréquences prévues par la norme LTE sont très nombreuses, parmi ses bandes on cite les bandes : 900, 1800, 2100 et 2600 MHz [3].

2. Liaison radio mobile : 2.1.

Présentation d’une liaison radio mobile :

Avant d’installer un système de radio mobile, il est nécessaire d’effectuer le bilan de liaison dans le but d’assurer un bon niveau de puissance reçue [6]. 2.1.1. Schéma général : La figure ci-dessous donne une description d’une liaison radio mobile. Elle est composée d’un : 

Emetteur qui peut être une station de base BTS (point d’accès au réseau GSM « Annexe A : Architecture d’un réseau GSM») ou un « node B » (point d’accès au réseau UMTS « Annexe B Architecture d’un réseau UMTS ») dont les paramètres sont : o Pe : Puissance d’émission (dBm) o PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente (dBm) o H : Hauteur de la station émettrice (m)



Récepteur : o Pr : Puissance de réception (dBm)

17

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

Figure 1: Schéma représentatif d’une liaison radio mobile

2.1.2. Paramètres de l’émetteur : -

Gain

Le gain d’une antenne est une caractéristique particulièrement importante qui représente le rapport entre l’intensité de rayonnement dans une direction donnée et celle d’un signal rayonné isotrope. Il est égal à 4  fois le rapport entre l’intensité moyenne de rayonnement par unité d’angle solide et la puissance totale fournie à l’antenne par la source [6]. G  4 Ae /  2

(1.1)

 Ae : Aire équivalente de l´antenne.  λ : Longueur d´onde d´émission. -

PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente)

La puissance isotrope rayonnée équivalente ou PIRE est définie comme la puissance nécessaire à fournir à une antenne isotrope pour obtenir la même puissance que celle fournie par l’antenne considérée et dans la direction considérée.

18

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

La PIRE est donnée par le produit de la puissance P fournie à l’antenne par le gain isotrope G [6]: PIRE (dBm) = P + G

(1.2)

Dans le cas général, c’est la direction principale de l’antenne dans laquelle le rayonnement est maximal qui est prise en compte pour déterminer la portée d’une antenne. Dans ce cas la valeur de la PIRE sera : PIRE  P  GMax (dB)

2.2.

(1.3)

Propagation radio mobile:

La propagation radio peut être en espace libre ou en canal multi trajets. Pour le premier cas, l’étude du phénomène de propagation est simple et la détermination du niveau du signal reçu est facile. Mais dans le cas du système mobile généralement nous ne discutons pas de propagation en espace libre, vu la mobilité du récepteur qui se trouve dans la plupart du temps encaissé dans des bâtiments. A cet effet, et puisque nous nous intéressons dans ce projet à la communication radio mobile, il est nécessaire d’illustrer les caractéristiques et les problèmes de la propagation à trajets multiples [9]. 2.2.1. Propagation en espace libre : Nous parlons de propagation en espace libre quand il y a visibilité directe entre les antennes d'émission et de réception et qu'aucun obstacle ne se trouve sur le trajet des ondes dans un volume donné [4]. L’affaiblissement est donné par la formule suivante : L = 92,4 + 20 log (f) + 20 log (d)

(1.4)

Avec f : la fréquence exprimée en MHz d : la distance entre l’émetteur et le récepteur exprimée en Km

19

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

2.2.2. Propagation par trajets multiples : Dans la pratique, il est fréquent que plusieurs phénomènes s’appliquent simultanément au trajet d’une onde. Tous ces phénomènes sont à l´origine de la distorsion et de l´atténuation du signal (voir figure 2).

Figure 2: Les différents mécanismes de propagation

Pour comprendre les phénomènes de propagation des ondes radio tant en espace libre que dans un environnement complexe, il est important d'avoir quelques notions sur le comportement d'une onde électromagnétique en présence d'un obstacle, d'un changement de milieu de propagation, etc. A cet effet, nous détaillerons les phénomènes les plus persistants dans la propagation radio [7]. 2.2.2.1. La diffraction : La diffraction apparaît lorsque le trajet d'une onde électromagnétique entre un émetteur et un récepteur est perturbé par la présence d'obstacles qui présentent des formes irrégulières (arête d'un immeuble par exemple) [7].

20

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

2.2.2.2. La réflexion : La réflexion d'une onde électromagnétique apparaît lorsque cette dernière heurte un objet dont les dimensions sont importantes comparées à sa longueur d'onde. Ainsi, si une onde se propageant dans un milieu se heurte à un autre milieu ayant des propriétés électriques différentes, l'onde est partiellement réfléchie et partiellement réfractée [7]. 2.2.2.3. La diffusion : Quand une réflexion se produit sur un objet dont la surface présente des rugosités dont les dimensions sont comparables ou supérieures à la longueur d'onde, la réflexion devient diffuse. C'est-à-dire que l'énergie incidente est rayonnée dans toutes les directions [7].

3. Les modèles de propagation pour ingénierie radio mobile : Le modèle de propagation est une procédure essentielle au début de déploiement du réseau car elle permet des prédictions précises sur la couverture.

3.1.

Catégories des modèles de propagation :

En se basant sur l’environnement radio, les modèles de prédiction peuvent être classés en deux principales catégories [5] :  Modèle Macro-cellule  Modèle Micro-cellule 3.1.1. Modèle Macro-cellule : Les modèles Macro-cellules sont des modèles généralement fondés sur l’analyse des obstacles qui s’y trouvent (colline, forêt, etc.). Ils s’appuient généralement sur des données géographiques de type maillé de sol et de sursol. Une mise au point par ajustement de variables est opérée à l’aide de mesures expérimentales du fait de la pauvreté des informations géographiques fournies et de la simplicité des algorithmes de calcul [5]. Ces modèles sont essentiellement destinés aux installateurs de réseaux mobiles en environnement rural. On distingue deux types de modèles [7] :

21

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

 Les modèles ruraux : Le modèle rural prend uniquement en compte la coupe de terrain verticale entre l’émetteur et le récepteur pour déterminer les affaiblissements et notamment ceux dus à la diffraction par les obstacles (sol et sursol).  Le modèle montagneux : Le modèle montagneux prend en compte, outre le trajet direct, les trajets réfléchis sur le flanc des montagnes 3.1.2. Modèle Micro-cellule : Contrairement aux modèles statistiques Macro-cellules qui prédisent une couverture radio moyenne et pas très précise essentiellement en milieu ouvert, les modèles Micro-cellules essaient de prédire une zone de couverture moins étendue mais plus précise. Ces modèles sont essentiellement destinés aux installateurs de réseaux mobiles en environnement urbain ou semi-urbain [7].

3.2.

Types des modèles de propagation :

On distingue alors trois grands types de modèles de prédiction de propagation des ondes radioélectriques [11]: 

Les modèles empiriques.



Les modèles semi-empiriques.



Les modèles déterministes ou exacts.

3.2.1. Les modèles empiriques : L’élaboration de ces modèles repose sur la collecte de données concernant des mesures. Par une analyse statistique de ces données on tire les équations donnant une valeur moyenne d’affaiblissement à une distance donnée [9]. 3.2.1.1. Le modèle Okumura-Hata : Le choix du modèle de propagation est un compromis entre la précision de la prévision et l'efficacité de calcul. C’est le modèle le plus utilisé. Il tient compte de la fréquence, de la radiosité, de la distance entre l’émetteur et le récepteur et de la hauteur de la station de base et du mobile. Il prend en considération également la nature de l’environnement en qualifiant son

degré d’urbanisation (Urbain, Suburbain ou Rural) [4]. 22

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

Pour un environnement urbain, l’affaiblissement de parcours (Path Loss) a pour expression :

L0 = 69.55+26.16log (f) -13.82log (ht) – a (hm ) + (44.9 - 6.55log (ht)) log (d) a (hm) = (1.1log (f) - 0.7) hm-(1.56log (f) - 0.8)

(1.5) (1.6)

Avec ht : Hauteur de l’antenne émettrice en m hm : Hauteur de l’antenne du mobile en m d : Distance en Km

Pour un environnement Suburbain, les pertes ont pour expression : 2

 f  L Suburbain l 0 - 2[log  ] - 5.4  28 

(1.7)

Pour un environnement rural, les pertes ont pour expression :





L rural  l 0  4.78 logf2  18.33logf   35.94 2

(1.8)

Le modèle Okumura-Hata a la plage de validité suivant:  Fréquence: 150 MHz ... 1500 MHz  Distance: 1 Km ... 30 km  Hauteur de l’antenne émettrice: 30 m ... 200 m  Hauteur de l’antenne mobile : 1 m ... 10 m 3.2.1.2. Modèle de COST 231-Hata : Le modèle COST 231-Hata a les mêmes conditions que le modèle d’Okumara-Hata sauf qu’il est développé pour étendre l’utilisation de ce modèle pour les bandes de 1500 à 2000 MHz [11]. L’affaiblissement de parcours (Path Loss) est donné par l’expression suivante:

23

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

(1.9)

Avec d : distance (km) f : fréquence de transmission (MHz) hte : Base Station Antenne hauteur effective (m) hre : hauteur d'antenne de station mobile efficace (m) :

0 dB pour des villes de taille moyenne et les banlieues 3 dB pour les grands centres métropolitains.

3.2.1.3. Le modèle Standard Propagation Model : Le modèle Standard Propagation Model (SPM) est un modèle ayant des paramètres variables, il est basé sur la formule du modèle Cost231-Hata [15]. Mais il a

les

fonctionnalités plus que le Cost231-Hata suivantes:  Les facteurs sont variables.  La diffraction est prenne en considération sur la carte.  SPM soutient utilisant différentes K1 constante et la distance coefficient K2 pour LOS / NLOS et proche / lointain région. Grâce aux nouvelles fonctionnalités précédentes, SPM est plus souple et s'applique à d'autres scénarios. L’affaiblissement du parcours est donné: L model = K1 + K2 log (d) + K3 log (HTxeff) + K4× Diffraction Loss + K5 log (d) × log (HTxeff) + K6 (HRxeff) + K7 log (HRxeff) + K clutter x f(clutter) (1.10) Avec K1: décalage constant (dB). 24

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

K2: facteur de multiplication pour log (d). d: distance entre le récepteur et l'émetteur (m). K3: facteur de multiplication pour log (HTxeff). HTxeff: hauteur effective de l'antenne d'émission (m). K4: facteur de multiplication pour le calcul de diffraction. Diffraction loss: perte due à la diffraction sur un chemin obstrué (dB). K5: facteur de multiplication pour log (d) × log (HTxeff) K6: facteur de multiplication pour HRxeff K7: facteur de multiplication pour log (HRxeff) HRxeff: efficace hauteur de l'antenne mobile (m). K clutter: facteur de multiplication de f (clutter).

Remarque : Il est à noter à ce stade que les modèles de propagation empiriques sont obtenues à partir de statistiques sur un très grand nombre de mesures coûteuses et longues pour différentes positions Emission/Réception. Ils manquent par conséquent de précision. Nous abordons dans ce qui suit les modèles déterministes qui sont caractérisés par une bonne précision mais en contrepartie un temps de calcul excessif [9]. 3.2.2. Les modèles déterministes : Les modèles déterministes donnent des résultats beaucoup plus précis mais requièrent une quantité importante d'informations sur la zone où ils vont être appliqués. De plus ils demandent beaucoup de temps de calcul. Ils sont généralement réservés à des lieux particuliers où les autres modèles ne peuvent être utilisés [9]. Parmi ces modèles nous citons 3.2.2.1. Le modèle de lancer de rayon : C’est une technique entièrement déterministe (basée sur une approche dérivée de l’optique géométrique) dont le principe est [10]:

25

Chapitre 1

Aperçu Sur La Propagation Radio

 Lancement à partir de l’émetteur, de lignes directrices (rayons) dans toutes les directions.  Rayons espacés régulièrement à partir de l’émetteur et tracés au fur et à mesure de leur propagation.  Trajets émetteur-récepteur recherchés.

La condition d’arrêt est atteinte si:  Puissance du rayon en dessous d’un seuil,  Rayon qui a quitté la zone de simulation,  Rayon qui a subi un nombre maximal de réflexions (5 à 10). 3.2.3. Les modèles semi-empiriques: L’idée principale de ce modèle est de combiner les avantages de chacun des deux modèles précédents. Ils allient à la fois des aspects théoriques et des mesures. Ils prennent en compte la topologie de la zone à couvrir. Ces types de modèles se révèlent généralement plus légers en terme de calcul que les modèles théoriques et plus performants en terme d’estimation de l’atténuation de puissance induit par un site de propagation. Leur usage pour la validation d’une solution sans fil pour un site de propagation tel qu’en indoor, reste relativement peu fréquent en raison de son degré de complexité [9].

Conclusion Dans ce chapitre, nous avons mis l’accent sur les phénomènes physiques affectant la propagation du signal radio, telles que la diffraction, la réflexion, la diffusion…qui entrainent un affaiblissement assez important. D’où la nécessité d’élaborer un modèle de propagation pour donner une estimation précise de cet affaiblissement qui détériore la qualité du signal reçu.

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Chapitre 2

Chapitre

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

__________

2 Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

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Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Introduction On reconnaît qu'un modèle de propagation calibré est la clé d'une conception efficace d’un réseau radio mobile. Un modèle calibré permet d'estimer la couverture à l'intérieur de quelques décibels de marge d'erreur moyenne et d'accroître la fiabilité des outils de planification pour la planification de la radio, la planification des fréquences et d'optimisation. La calibration du modèle est basée sur la collecte des mesures CW et le calibrage des modèles de propagation pour être utilisée. Les mesures CW et l’optimisation du modèle seront réalisées sur les bandes 900, 1800 et 2100 MHz.

1. Méthodologie générale : La méthodologie adoptée dans le cadre de notre projet se conforme à l’approche classique communément utilisée dans les projets de calibration des modèles de propagation. L’ensemble du processus repose ainsi sur l’exploitation exclusive des mesures analogiques obtenues lors des campagnes de mesures. Cela permet de garantir que le travail de calibration et de validation est effectué dans un environnement cohérent dans lequel l’influence des sources d’erreur externes aux seuls phénomènes de propagation est réduite au maximum. Dans ce cadre, l’ensemble des mesures CW est d’abord divisé en deux groupes distincts et indépendants. Un premier groupe de mesures CW sert uniquement à la calibration du modèle. Un second groupe de mesures CW n’intervient pas lors de la calibration et sert uniquement à la validation du modèle calibré. Cette étape de validation permet d’une part de juger la qualité de calibration du modèle et également d’offrir des possibilités de portabilité du modèle calibré [15]. L’organigramme suivant présente la démarche suivie dans le processus de calibration :

28

Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Figure 3: Schéma démonstratif de processus de calibration d’un modèle de propagation

2. Choix de l’outil calibration : Le développement d’outil d’aide à l’ingénierie radio mobile offre la possibilité de réaliser ces calibrations surtout avec la modernisation des cartographies satellitaires et vectorielles 2D/3D. Plusieurs logiciels sont utilisés par l’opérateur Tunisie Télécom. On peut citer ATOLL et PLANET, etc… . Ces logiciels proposent plusieurs modèles de propagation (Okumura-Hata, Cost231-Hata, le modèle standard de chaque outil…)

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Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Dans le cadre de notre projet nous allons utiliser Atoll qui est un logiciel gratuit de dimensionnement et de planification de réseaux cellulaires qui peut être utilisé sur tout le cycle de vie des réseaux (du design à l'expansion et l'optimisation). Le logiciel exploite différentes données en entrée car il permet de choisir le type de projet à réaliser qui paramètre différemment le logiciel en fonction de la technologie [7]. On peut définir le modèle de propagation, le type d'antenne, les caractéristiques du site,... Enfin après avoir déployé un réseau, ATOLL permet de réaliser de multiples prédictions :  Couverture par niveau de champ  Couverture par émetteur et étude du trafic  Zone de recouvrement et couverture par niveau de C/I.

3. Configuration du projet de calibration à l’aide du logiciel ATOLL : Lorsque nous configurons le projet de calibration, nous devons d'abord créer ou sélectionner un document d'Atoll avec le réseau et les données géographiques nécessaires pour recréer la zone d'étude des données de mesures CW. Si nous avons déjà un document d'Atoll que nous allons utiliser pour calibrer le modèle de propagation, nous pouvons continuer directement avec l’Importation des mesures CW. Une fois les mesures CW sont implantées, nous pouvons filtrer les données qui ne peuvent pas être utilisées dans le processus de calibration. Après avoir préparé les données de mesures CW, la dernière étape avant de passer à l'étape de calibration est de sélectionner les stations de base qui seront utilisées pour le calibrage et ceux qui seront utilisées pour vérifier le processus de calibration [18].

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Chapitre 2

3.1.

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Création d'un projet de calibration :

Pour rendre le modèle plus applicable pour une région, nous pouvons affiner le modèle avec les données des tests de fonctionnalité de propagation radio (habituellement mesures CW), à savoir, en ajustant les paramètres du modèle. Voici le processus de saisie des données, procédez comme suit:

3.1.1. Mise en place d’un nouveau projet : Atoll permet de choisir le type de projet à réaliser GSM 900, GSM 1800, ou alors UMTS qui paramètre différemment le logiciel en fonction de la technologie [18].

Figure 4: Fenêtre de création d’un nouveau projet

3.1.2. Importation des cartes numériques : Le profil des cartes du trafic basé sur l'environnement utilisateur ne doivent être utilisés que pour une précision sur le trafic qui est du même niveau que l'encombrement statistique disponible dans un projet [18].

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Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

En général, les cartes de données suivants doivent être importées dans Atoll: hauteurs (carte de l'altitude au-dessus du niveau de la mer), les classes de fouillis (type de terrain utilisé) et le vecteur (cartes vectorielles) [19].

Figure 5: Fenêtre d’implantation des cartes

3.1.3. Importation des sites et Réglage de l’émetteur : Il faut tout d’abord choisir la situation géographique sur lequel peut être installé un émetteurs et ceci par la création d’un nouveau site [18].

Figure 6: Fenêtre de mise en place des sites

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Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

L'utilisateur peut modifier les paramètres de l’émetteur. Les propriétés de la matrice apparue Dans la boîte de dialogue (le nombre de secteurs, le modèle de l'antenne, l'azimut, l'inclinaison, la hauteur et ainsi de suite) peuvent être modifiées [18].

Figure 7: Fenêtre de configuration des paramètres de l’émetteur

3.1.4. Importation du diagramme d'antenne : Atoll a besoin des mêmes coordonnées des antennes utilisés pour les mesures CW qui sont: le gain d'antenne, diagramme de rayonnement de l’antenne [14] et la largeur de faisceau : Fmin et Fmax [18].

Figure 8: Diagramme de rayonnement de l’antenne

33

Chapitre 2

3.2.

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Importation des mesures CW (Continuous Waves) :

Nous pouvons importer des fichiers de mesures CW sous forme de fichiers Excel. Pour Atoll, les fichiers importés doivent contenir les informations suivantes:  La position des points de mesures CW. Lorsque nous importons des données, nous devons indiquer les colonnes qui donnent l'abscisse et l'ordonnée (coordonnées XY) de chaque point.  Le niveau du signal mesuré en chaque point.

Les fichiers importés peuvent également contenir d'autres informations, telles que les noms de points et les caractéristiques du terrain, qui peuvent être utilisé pour définir l'affichage des points de mesures, par exemple, pour filtrer points [16].

Figure 9: Fenêtre de configuration des mesures CW

Après chaque campagne de mesures un grand nombre d’échantillons est collecté, de l’ordre de plusieurs centaines de milliers de points de mesures par bande de fréquence. Un premier lissage spatial sur 40 λ est effectué dans le but de remédier aux fluctuations du signal [17]. 34

Chapitre 2

3.3.

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Filtrage des données de mesure :

Une des étapes les plus importantes dans la préparation des données de mesures CW pour une utilisation dans un projet de calibration est le filtrage des points de mesures. Lorsque nous filtrons les données de mesures CW, le but est d'éliminer les points qui sont le moins représentatifs de la zone d'étude, tout en conservant un certain nombre de points qui est à la fois représentatif et suffisamment grand pour fournir des résultats statistiquement valides [15]. Il existe plusieurs types de filtrage qu’on peut effectuer aux données de mesures CW, les principaux types sont : 3.3.1. Filtrage par classe d'encombrement : La première étape de filtrage des données CW mesures est de filtrer les points par classe de fouillis. Typiquement, nous aurons envie de supprimer tous les points sur les classes de fouillis qui sont représentés par moins de 5% des points de mesure totale dans l'enquête CW [15]. 3.3.2. Filtrage par la force du signal et de la distance : En général, les niveaux de signal au-dessus de -40 dBm sont filtrés. Une valeur typique pour le filtre minimum de niveau de signal peut être -112 dBm. Les données de mesures à une distance inférieure à 300 m de la gare doivent être jetées car ces points sont trop proches de la station. Une valeur maximale typique est de 10 km pour les zones rurales [8]. Ces filtres typiques sont assez génériques et ils sont fortement recommandés pour définir un signal spécifique pour chaque fichier de mesures CW 3.3.3. Filtrage par Angle : Lorsque il y a des sections de la voie de mesures CW qui sont gênées par des obstacles dans le profil proche de l'émetteur entre le point de mesures CW et l'émetteur de référence ou lorsque l'antenne n'est pas complètement omnidirectionnel, les points de mesures CW qui sont à l'extérieur d'un angle fixé par rapport au faisceau de l'antenne de l'émetteur de référence sont filtrés [15].

35

Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Figure 10: Fenêtre de filtrage des mesures CW

3.4.

Sélection de stations de base pour la calibration et pour la validation :

Une fois que vous avez importé et filtré les données de mesures CW importées et filtrées, nous pouvons sélectionner les stations de base qui vont servir à la calibration et les stations de base qui vont servir à la validation [15]. Lors de la sélection des stations de base pour le calibrage et la vérification, nous devons conserver les directives suivantes à l'esprit: • Pour le calibrage: sélectionner des sites qui couvrent l'ensemble du territoire ainsi que toutes les caractéristiques de la région peuvent être prises en compte pendant le processus de calibration. • Pour validation: Sélectionner plusieurs sites (le nombre dépend du nombre total de sites disponibles) qui sont à l'intérieur de la zone de couverte et non aux frontières extérieures.

36

Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

4. Calibrage du modèle de propagation SPM : Lorsque les données de mesures CW ont été importées et préparées dans le projet de calibration sur atoll, nous pouvons commencer la calibration.

4.1.

Objectifs de qualité

La qualité du modèle de propagation calibré final dépend fortement de la qualité des mesures CW utilisées dans le processus de calibration. Par conséquent, nous ne serons en mesure d'atteindre les objectifs de qualité suivants que si les mesures CW utilisées dans le processus de calibration sont de bonne qualité, les données radio fournies sont correctes, et la procédure de calibration décrite est respectée.

4.2.

Les critères de calibration et de validation du modèle :

Pour pouvoir évaluer les performances d’un modèle calibré, on doit disposer des paramètres statistiques qui permettent d’estimer sa précision. On définit donc pour chaque point de mesure l’erreur de prédiction en tant que différence entre l’affaiblissement mesuré sur le terrain et l’affaiblissement prédit par le modèle de propagation Les objectifs fixés en termes de qualité sont alignés avec les objectifs standards communément appliqués dans le domaine des réseaux radio-mobiles [15]. Les objectifs pour l’étape de calibration sont : • erreur moyenne globale sur les sites d'étalonnage: ± 1 dB • norme mondiale écart sur les sites d'étalonnage: ± 8 dB Les objectifs pour l’étape de validation sont : • erreur moyenne globale sur les sites de vérification: ± 2 dB • norme mondiale écart sur les sites de vérification: ± 8,5 dB Dans les deux cas, validation et calibration, l’erreur est mesurée comme la différence entre les valeurs des fichiers de Survey et les prédictions du modèle de propagation calibré aux points de mesures.

37

Chapitre 2

4.3.

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Réglage des paramètres initiaux dans le modèle SPM d’ATOLL :

Avant de commencer le processus de calibration, nous devons définir quelques paramètres dans le SPM. Après avoir défini les paramètres initiaux présentés dans la figure 11, nous pouvons conserver la copie originale de la SPM en créant une copie de la SPM et la calibration de la copie à la place. Cela nous permet de relancer le calibrage de la version originale si nous avons besoin.

Figure 11: Fenêtre des Propriétés du Modèle SPM

4.4.

Exécution du processus de calibrage du modèle SPM :

Il existe deux procédés de calibration différents disponibles. L'objectif de ces deux processus est de réduire l'erreur moyenne et l'écart type des valeurs mesurées par rapport aux valeurs calculées. Indépendamment de la façon de calibrer le modèle de propagation standard, il doit être capable de donner des résultats corrects pour chaque point de mesures CW à partir de la même zone géographique, y compris les points de mesure CW qui n'ont pas été utilisées pour calibrer le modèle de propagation standard [15]. La différence entre les processus réside dans la façon d'accomplir cette tâche:

38

Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

• Automatique: à l'aide des plages de données acceptables que l’on définit pour les variables K1 jusqu’à K6, le processus de calibration automatique tente de réduire l'erreur moyenne et l'écart type des valeurs mesurées par rapport aux valeurs calculées. Le processus de calibration automatique sélectionne la méthode de calcul diffraction [15]. • Assisté: Le processus de calibration assistée permet de visualiser la corrélation du K1 à K6 les variables à l'erreur moyenne. Il y a quelques paramètres qui ont une plus grande influence sur l'erreur que les autres. Généralement, on ajuste la valeur de la variable qui est en corrélation à l'erreur moyenne pour réduire l'erreur quadratique moyenne et l'écart type [15]. L'approche recommandée est de combiner les deux méthodes de calibration, en utilisant d'abord le processus de calibrage automatique et ensuite affiner les résultats du modèle de propagation calibré en utilisant la méthode de calibration assistée [15]. Les deux processus de calibrage sont démarrés en utilisant la même méthode

Figure 12: Fenêtre de sélection de processus de calibration

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Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Par la suite nous allons appliquer la même procédure concernant l’ajustement des paramètres standard du modèle SPM servant à la calibration : 1. Utiliser les valeurs Ki par défaut aux coefficients du modèle donnés par le logiciel ATOLL 2. Affecter les valeurs k clutter à 0. 3. Estimer l’erreur et l’écart type d’un tel modèle sur les mesures, à l’aide de l’outil d’analyse statistique d’Atoll. Une estimation de l’erreur moyenne et de l’écart type du modèle est également calculée. 4. En modifiant pas à pas les différents coefficients k clutter et K1, ajuster l’erreur moyenne du modèle. Ajuster la valeur de K2 de manière à minimiser l’écart type global du modèle. 5. Ajuster de la même manière la valeur de K4 de manière à minimiser une nouvelle fois l’écart type global du modèle. 6. Si ce n’est pas le cas, recommencer l’opération 5 en ajustant plus finement la valeur de K2 et recommencer l’opération 6 en ajustant plus finement la valeur de K4 7. Ajuster ensuite la valeur de K3 de manière à minimiser l’écart type global du modèle. Recommencer les opérations 5, 6 et 7 avec des pas d’ajustement de plus en plus fins, jusqu’à observer une saturation ou une dégradation de l’écart type global du modèle lorsqu’on modifie les coefficients K2, K3 ou K4 8. Ajuster ensuite la valeur de K5 de manière à minimiser l’écart type global du modèle. 9. Recommencer les opérations 5, 6, 7 et 8 avec des pas d’ajustement de plus en plus fins, jusqu’à observer une saturation ou une dégradation de l’écart type global du modèle lorsqu’on modifie les coefficients K2, K3, K4 ou K5 10. Ajuster ensuite les valeurs de K6 et K7de manière à minimiser l’écart type global du modèle. 11. Il reste ensuite à fixer la fonction de pondération et la valeur de la distance sur laquelle K CLUTTER doit être calculée. Le choix peut être effectué par des tests successifs de manière à minimiser l’écart type global du modèle. Il peut être nécessaire de refaire ensuite les étapes5, 6, 8, 9 et 10 jusqu’à atteindre l’objectif de qualité décrit au chapitre 3 dans le paragraphe «3.2. critère de calibration et de validation d’un modèle ».

40

Chapitre 2

Processus De Calibration D’un Modèle De Propagation

Conclusion La calibration des modèles de prédiction de propagation est une phase indispensable dans le processus d’utilisation des modèles de propagation. Dans ce chapitre nous avons présenté le processus de calibration et de validation des modèles de propagation. Cette étude va nous servir dans la réalisation d’une application de calibration du modèle SPM qui est l’objectif du chapitre suivant.

41

Chapitre 3

Chapitre

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

_________

3 Calibration Du Modèle De Propagation SPM Pour Les Bandes 900, 1800 et 2100 MHz

42

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Introduction : On se propose d’effectuer la calibration du modèle de propagation SPM à l’aide de mesures représentatives de l’environnement sur lequel le modèle sera ensuite utilisé. Dans le cadre de notre projet l’environnement est composé de trois régions Tunis, Sousse, Sfax. L’objectif étant d’aboutir à des modèles validés qui peuvent être réutilisés.

1. Techniques de calibration : 1.1.

Sélection des sites pour les régions Tunis, Sousse et Sfax :

Les figures suivantes représentent la répartition géographique des sites et l’occupation des classes de sursols concernés par les mesures CW pour les trois zones (grand Tunis, Sousse, Sfax) imposée par le cahier des charges. Chacun de ces sites est caractérisé par sa position géographique et sa hauteur et la PIRE de son transmitter qui est égale à 40 dBm. Nous avons sélectionné 15 sites sur la région de Tunis dont: 

5 dans la zone urbaine,



6 dans l’environnement suburbain,



4 dans la zone rurale.

Figure 13: Les sites sélectionnés de la zone Tunis

43

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Nous avons sélectionné 9 sites sur la région de Sousse dont : 

4 dans la zone urbaine,



3 dans l’environnement suburbain,



2 dans la zone rurale.

Figure 14: Les sites sélectionnés de la zone Sousse

Nous avons sélectionné 8 sites sur la région de Sfax dont : 

3 dans la zone urbaine,



3 dans l’environnement suburbain,



2 dans la zone rurale.

44

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 15: Les sites sélectionnés de la zone Sfax

1.2.

Implémentation des mesures CW :

Après avoir implémenté les sites, nous avons importé les fichiers de mesure CW de chaque site pour chaque bande de fréquence comme il est décrit dans le chapitre 2 dans le paragraphe « 3.2. Importation des mesures CW». 1.2.1. Implémentation des mesures CW pour la bande 900 MHz : La figure ci-dessous présente la légende du niveau de signal des mesures CW (en dBm).

Figure 16:Légende du niveau de signal des mesures CW

Les figures suivantes montrent la répartition des mesures CW dans les régions pour les bandes 900 MHz avec un niveau de puissance commun. C’est indiqué dans la figure 16

45

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 17: Les mesures CW de sur la zone Tunis-bande 900MHz

Figure 18: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 900MHz

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Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 19: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 900MHz

1.2.2. Implémentation des mesures CW pour la bande 1800 MHz Les figures suivantes montrent la répartition des mesures CW pour les bandes 1800 MHz :

Figure 20: Les mesures CW sur la zone Tunis-bande 1800MHz

47

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 21: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 1800MHz

Figure 22: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 1800MHz

48

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

1.2.3. Implémentation des mesures CW pour la bande 2100 MHz : Les figures suivantes montrent la répartition des mesures CW pour les bandes 2100 MHz :

Figure 23: Les mesures CW sur la zone Tunis-bande 2100MHz

Figure 24: Les mesures CW sur la zone Sousse-bande 2100MHz

49

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 25: Les mesures CW sur la zone Sfax-bande 2100MHz

 Ces mesures nécessitent un filtrage pour éliminer les points qui sont les moins représentatifs de la zone d'étude comme il est décrit dans le paragraphe « 3.3. Filtrage des données de mesure» au chapitre 2. Une fois le filtrage effectué, nous passons à la partie calibration.

1.3.

Prédiction de la couverture avant calibration :

Les figures ci-après montrent la prédiction de la couverture du modèle SPM avant la calibration pour la bande 900 MHz en utilisent les paramètres standard définis dans le paragraphe «4.3. Paramètres initiaux du modèle SPM» du chapitre 2.

50

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 26: Prédiction de la couverture de la zone Tunis (modèle SPM-Bande 900 MHz)

Figure 27: Prédiction de la couverture de la zone Sousse (modèle SPM-Bande 900 MHz)

51

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 28: Prédiction de la couverture de la zone Sfax (modèle SPM-Bande 900 MHz)

 En se basent sur le niveau de puissance indique dans la figure 29, On constate que pour les trois régions, la couverture radio est très mauvaise ce qui indique que le modèle SPM standard n'est pas adapté.

Figure 29: Légende de simulation du niveau de signal reçu

52

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

2. Calibration du modèle SPM : Les variétés de l’environnement dans lequel se propage le signal radio constituent la difficulté principale pour la mise au point d’un modèle de propagation. C’est pour cela, nous allons effectuer notre étude en cherchant des modèles calibrés spécifiques à chaque type de zone (Urbaine, Suburbaine, Rurale)

2.1.

Calibration du modèle SPM pour la bande 900 MHz :

2.1.1. Simulations et résultats de calibration en zone urbaine dense : L’étude menée dans les trois régions montre qu’il y a des différences au niveau des particularités de la propagation du signal radio. C’est pour cela, nous avons effectué la calibration en trois modèles relatifs à Tunis, Sousse et Sfax. Ainsi en appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans les figures 1, 2 et 3 en annexe 1.1 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Les tableaux 1, 2 et 3 présentent les résultats statistiques obtenus relative aux sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité : -

Pour la zone Tunis.

Calibration Ecart Erreur type moy Urbain Tunis

7.969

-0,975

Validation Ecart Erreur type moy 8 .538

-0,535

Site de validation

*Urbain Ben Ayed *Urbain Yamama

Site de calibration

*Urbain Hammam Lif *Urbain Menzah8 *Urbain Berges du Lac

Tableau 1: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Tunis

53

Chapitre 3

-

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Pour la zone Sousse.

Calibration Ecart Erreur type moy 7,02

Urbain Sousse

Validation Ecart Erreur type moy

-0,995

5,668

1,702

Site de validation

Site de calibration

*Urbain Cité Sousse

*Urbain Khzema *UrbainRiadh *Urbain TaherSfar

Tableau 2: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Sousse

-

Pour la zone Sfax.

Urbain Sfax

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

7,836

5,965

-0,831

1,965

Site de validation

*UrbainB_Damak

Site de calibration

*Urbain 5 Aout *Urbain Immeuble Fourati

Tableau 3: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone urbaine de Sfax

Analyse : Les résultats donnent un écart type inférieur à 8 dB et une erreur moyenne inférieure à 1 dB pour la calibration de toutes les zones urbaines (Tunis, Sousse, Sfax).Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne inférieure à 2 dB pour les zones de Sousse et Sfax. Pour la zone de Tunis, nous ne pouvons pas atteindre l’objectif de qualité de l’écart type mais ce résultat est tolérable et reste valide.

54

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Les figures rassemblées dans les pages suivantes représentent la comparaison graphique avec les prédictions du modèle calibré avec les mesures CW.

Figure 30: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Tunis-bande 900 MHz

Figure 31: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Sousse-bande 900 MHz

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Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 32: Prédiction de la couverture de la zone urbaine de Sfax-bande 900MHz

On constate qu’on a des zone de couverture large en assurent un bon niveau de puissance conne c’est indiqué dans la figure 33.

Figure 33: Légende de simulation du niveau de signal reçu

2.1.2. Simulations et résultats de calibration en zone suburbaine : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans la figure 1 en annexe 1.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Le tableau 4 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité.

56

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Calibration Ecart Erreur type moy

Suburbain

7,722

0

Validation Ecart Erreur type moy

7,245

- 1,741

Site de validation

*Suburbain Fadhel ben Achour *Suburbain Ennkhilet *Suburbain Kantaoui *Suburbain SakietEddayer

Site de calibration

*Suburbain Salambo *Suburbain Cité des Juges *Suburbain Ben Arous *Suburbain 18 Janvier *Suburbain Msaken *Suburbain Kalaa *Suburbain KaiedMhamed *Suburbain Ain_Dcs

Tableau 4: Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone suburbaine

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,722 dB et une erreur moyenne nulle pour la calibration de la zone suburbaine. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 7,245 dB et une erreur moyenne

-

1,741 dB ce qui vérifie nos objectifs. Les figures rassemblées dans les pages suivantes représentent la comparaison graphique avec les prédictions du modèle calibré avec les mesures.

Figure 34: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Tunis

57

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 35: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Sousse

Figure 36: Prédiction de la couverture de la zone suburbaine de Sfax

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Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

2.1.3. Simulation et résultats de calibration en zone rurale : Les caractéristiques de l’environnement rural influent sur le comportement de l’onde radio, du fait que la propagation n’est pas la même près de l’émetteur et loin de l’émetteur. En effet, les phénomènes physiques qui affectent la propagation du signal radio ne sont pas les mêmes (réflexion, diffraction, diffusion…) En pratique, on estime que dans la zone rurale les caractéristiques de l’onde de propagation se changent après une distance de 3 km. C’est pour cela nous allons effectuer la calibration du modèle SPM près de l’émetteur et loin de l’émetteur. Ainsi en appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans les figures 2 et 3 en annexe 1.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. 2.1.3.1. La zone rurale loin de l’émetteur : Le tableau 5 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale loin de l’émetteur

7,353

0,832

Validation Ecart Erreur type moy

7,796

-0,28

Site de validation

*PéageMornag *OuedMissid *Essaadi

Site de calibration

*Rurale Auto-Zaghouan *Rurale BorjelAmri * Rurale Chorfech * Rurale Chatt-Mariem * Rurale Essghar

Tableau 5 : Résultats de calibration pour la bande 900MHz en zone rurale (loin de l'émetteur)

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,353 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne 0,832 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales loin du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 7,796 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne -0,28 inférieure à 2 dB pour les zones rurales loin du transmitter.

59

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Les figures rassemblées dans les pages suivantes représentent la comparaison graphique avec les prédictions du modèle calibré avec les mesures.

Figure 37: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Tunis (loin de l'émetteur)

Figure 38: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sousse (loin de l'émetteur)

60

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 39: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sfax (loin de l'émetteur)

2.1.3.2. La zone rurale près de l’émetteur : Le tableau 6 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale près de l’émetteur

7,715

0,544

Validation Ecart Erreur type moy

7,085

-1,542

Site de validation

*PéageMornag *OuedMissid *Essaadi

Site de calibration

*Rurale Auto-Zaghouan *Rurale BorjelAmri *Rurale Chorfech *Rurale Chatt-Mariem *Rurale Essghar

Tableau 6: Résultats de calibration pour la bande 900 MHz en zone rurale (près de l'émetteur)

61

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,715 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne 0,544 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales près du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 7,085 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne -1,542 inférieure à 2 dB pour les zones rurales près du transmitter.

Les figures rassemblées dans les pages suivantes représentent la comparaison graphique avec les prédictions du modèle calibré avec les mesures.

Figure 40: Prédiction de la couverture de la zone rurale Tunis (près de l'émetteur)

62

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Figure 41: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sousse (près de l'émetteur)

Figure 42: Prédiction de la couverture de la zone rurale de Sfax (près de l'émetteur)

 Les simulations de la prédiction de la couverture présentée dans les figures après la calibration montrent que la couverture est devenue bonne.

63

Chapitre 3

2.2.

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Calibration des modèles pour la bande 1800MHz :

2.2.1. Simulation et résultats de calibration en zone urbaine dense : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans les figures 1, 2 et 3 en annexe 2.1 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Le tableau 7, 8 et 9 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité -

Urbain Tunis

Pour la zone Tunis.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

Site de validation

8.021

8.419

*Urbain Ben Ayed

-2.085

2.247

Site de calibration

*UrbainHammam_Lif *Urbain Yamama *Urbain Berges dulac *Urbain Menzah 8

Tableau 7: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Tunis

-

Urbain Sousse

Pour la zone Sousse.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

Site de validation

7.217

7.345

*Urbain Cité Sousse

0.437

1.363

Site de calibration

*UrbainKhzema *Urbain TaherSfar *Urbain Riadh

Tableau 8: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Sousse

64

Chapitre 3

-

Urbain Sfax

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Pour la zone Sfax.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

7.964

7.861

0.427

1.225

Site de validation

*Urbain B_Damak

Site de calibration

*Urbain 5 Aout *Urbain Immeuble Fourati

Tableau 9: Les résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone urbaine de Sfax

Analyse : Les résultats donnent un écart type inférieur à 8 dB et une erreur moyenne inférieure à 1 dB pour la calibration de toutes les zones urbaines (Tunis, Sousse, Sfax).Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne inférieure à 2 dB pour les zones de Tunis Sousse et Sfax. 2.2.2. Simulations et résultats de calibration en zone suburbaine : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans la figure 1 en annexe 2.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Le tableau 10 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité.

Calibration Ecart Erreur type moy

Suburbain

7.138

0

Validation Ecart Erreur type moy

7.202

-0.504

Site de validation

*Suburbain Fadhel ben Achour *Suburbain Ennkhilet *Suburbain Kantaoui *Suburbain SakietEddayer

Site de calibration

*Suburbain Salambo *Suburbain Cité des Juges *Suburbain Ben Arous *Suburbain 18 Janvier *Suburbain Msaken *Suburbain Kalaa *Suburbain KaiedMhamed *Suburbain Ain_Dcs

Tableau 10: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone suburbaine 65

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,138 dB et une erreur moyenne nulle pour la calibration de la zone suburbaine. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 7,202 dB et une erreur moyenne

-

0,504 dB ce qui vérifie nos objectifs. 2.2.3. Simulations et résultats de calibration en zone rurale : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans les figures 2 et 3 en annexe 2.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. 2.2.3.1. La zone rurale loin de l’émetteur : Le tableau 11 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale loin de l’émetteur

7.643

0.429

Validation Ecart Erreur type moy

6.424

Site de validation

*Rural Essa3di -1.586 *Rurale Oued mssid *Rurale Morneg

Site de calibration *Rurale Auto-Zaghouan *Rurale BorjelAmri * Rurale Chorfech * Rurale Chatt-Mariem * Rurale Essghar

Tableau 11: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone rurale (loin de l'émetteur)

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,643 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne 0,429 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales loin du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 6,424 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne -1,586 inférieure à 2 dB pour les zones rurales loin du transmitter.

66

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

2.2.3.2.

La zone rurale près de l’émetteur :

Le tableau 12 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale près de l’émetteur

7.796

0.623

Validation Ecart Erreur type moy

7.836

-1.773

Site de validation

*Rurale Essa3di *Rurale Oued mssid *Rurale Morneg

Site de calibration

*Rurale Auto-Zaghouan *Rurale BorjelAmri *Rurale Chorfech *Rurale Chatt-Mariem *Rurale Essghar

Tableau 12: Résultats de calibration pour la bande 1800MHz en zone rurale (près de l'émetteur)

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,796 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne 0,623 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales près du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 7,836 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne -1,773 inférieure à 2 dB pour les zones rurales près du transmitter.

2.3.

Calibration des modèles pour la bande 2100MHz :

2.3.1. Simulations et résultats de calibration en zone urbaine dense : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans les figures 1, 2 et 3 en annexe 3.1 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Le tableau 13, 14 et 15 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

67

Chapitre 3

-

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Pour la zone Tunis.

Calibration Ecart Erreur type moy Urbain Tunis

6,912

2,09

Validation Ecart Erreur type moy

8,302

-2,593

Site de validation

*Urbain Ben Ayed *Urbain Yamama

Site de calibration

*Urbain Hammam Lif *Urbain Menzah 8 *Urbain Berges du lac

Tableau 13: résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Tunis

-

Urbain Sousse

Pour la zone Sousse.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

7,155

7,732

0,116

0,245

Site de validation

*Urbain Cité Sousse

Site de calibration

*Urbain Khzema *Urbain Riadh *Urbain Tahar Sfar

Tableau 14: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Sousse

-

Urbain Sfax

Pour la zone Sfax.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

5,804

8,461

0,69

Site de validation

-0,845 *Urbain Immeuble Fourati

Site de calibration

*Urbain 5 Aout *Urbain B_Damak

Tableau 15: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone urbaine de Sfax

Analyse : Les résultats donnent un écart type inférieur à 8 dB et une erreur moyenne inférieure à 1 dB pour la calibration de toutes les zones urbaines (Tunis, Sousse, Sfax).Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration.

68

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Pour la validation, les résultats donnent un écart type inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne inférieure à 2 dB pour les zones de Sousse et Sfax. Pour la zone de Tunis, nous ne pouvons pas atteindre l’objectif de qualité de l’erreur moyenne en calibration et vérification mais ce résultat est tolérable et reste valide. 2.3.2. Simulation et résultats de calibration en zone suburbaine : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans la figure 1 en annexe 3.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. Le tableau 16 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité.

Calibration Ecart Erreur type moy

Validation Ecart Erreur type moy

Suburbain 7,592

-0,184

8,446

-1,16

Site de validation

*Suburbain Fadhel ben Achour *Suburbain Ennkhilet *Suburbain Kantaoui *Suburbain SakietEddayer

Site de calibration

*Suburbain Salambo *Suburbain Cité des Juges *Suburbain Ben Arous *Suburbain 18 Janvier *Suburbain Msaken *Suburbain Kalaa *Suburbain KaiedMhamed *Suburbain Ain_Dcs

Tableau 16: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone suburbaine

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,592 dB et une erreur moyenne -0,184 dBpour la calibration de la zone suburbaine. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 8,446 dB et une erreur moyenne

-

1,16 dB ce qui vérifie nos objectifs.

69

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

2.3.3. Simulations et résultats de calibration en zone rurale : En appliquant le processus de calibration, nous avons retenu les paramètres ajustés indiqués dans la figure 2 et 3 en annexe 3.2 qui satisfont les critères de qualité. Ces derniers concernent l’écart type ainsi que l’erreur moyenne par rapport aux mesures CW. 2.3.3.1.

La zone rurale loin de l’émetteur :

Le tableau 17 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale loin de l’émetteur

6,923

-0,388

Validation Ecart Erreur type moy

6,917

Site de validation

*Rurale Essa3di -0,772 *Rurale Oued mssid *Rurale Morneg

Site de calibration

*Rurale Auto-Zaghouan *Rurale BorjelAmri * Rurale Chorfech * Rurale Chatt-Mariem * Rurale Essghar

Tableau 17: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone rurale (loin de l'émetteur)

Analyse : Les résultats donnent un écart type 6,923 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne -0,388 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales loin du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 6,917 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne -0,772 inférieure à 2 dB pour les zones rurales loin du transmitter. 2.3.3.2.

La zone rurale près de l’émetteur :

Le tableau 18 présente les résultats statistiques obtenus pour le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la calibration et le groupe de sites sélectionnés pour effectuer la validation et les tests de réutilisabilité :

70

Chapitre 3

Calibration Du Modèle De Propagation SPM

Calibration Ecart Erreur type moy Rurale loin de l’émetteur

7,832

0,102

Validation Ecart Erreur type moy

8,309

0,352

Site de validation

*Rurale Essa3di *Rurale Oued mssid *Rurale Morneg

Site de calibration

*Rurale_Auto-Zaghouan *Rurale_BorjelAmri * Rurale _Chorfech * Rurale _Chatt-Mariem * Rurale _Essghar

Tableau 18: Résultats de calibration pour la bande 2100MHz en zone rurale (près de l'émetteur)

Analyse : Les résultats donnent un écart type 7,832 inférieur à 8 dB et une erreur moyenne 0,102 inférieur à 1 dB pour la calibration des zones rurales près du transmitter. Ces résultats vérifient les objectifs fixés en termes de qualité de calibration. Pour la validation, les résultats donnent un écart type 8,309 inférieur à 8.5 dB et une erreur moyenne 0,352 inférieure à 2 dB pour les zones rurales près du transmitter.

Conclusion Les performances obtenues en termes de calibration et de validation sont très bonnes dans l’ensemble des zones et des bandes de fréquences. En conclusion il apparaît que l’ensemble des modèles calibrés est de très bonne facture, les chiffres obtenus montrent la grande robustesse de la calibration effectuée, qui peuvent être réutilisés pour d’autres environnements RF (Urbain, Suburbain ou Rural) ce qui est une spécificité du modèle SPM (Standard Propagation Model). Nous tenons à préciser que ces modèles ont nécessité, lors du calibrage, beaucoup de simulations basées sur l’ajustement des paramètres du SPM.

71

Conclusion Générale

Conclusion Générale Dans le cadre de notre projet, nous nous sommes intéressés au problème de calibration de modèles de propagation pour les bandes de fréquence 900, 1800 et 2100 MHz qui sont valables pour les technologies GSM, UMTS et LTE. Les régions concernées par l’étude sont Tunis, Sousse et Sfax, Nous nous sommes intéressés aux modèles de propagation qui tiennent compte de la nature du milieu dans lequel se propage le signal radioélectrique. Parmi ces modèles, le modèle SPM utilisé dans notre travail (fourni par le logiciel d’aide à l’ingénierie radio « ATOLL »), présente beaucoup de fonctionnalités et surtout permet la calibration près et loin de l’émetteur en zone rurale. Les modèles calibrés que nous avons réalisés sont valables respectivement en zones urbaine, suburbaine et rurale. Les résultats concernant les régions Tunis, Sousse et Sfax sont concluant et montrent la robustesse de ces modèles calibrés. En se basant sur les critères de qualité relatifs à l’écart-type et à l’erreur moyenne, nous avons réussi à avoir des écarts-type entre 5,804 et 8,021 dB et des erreurs moyennes entre 0 et 2,09 dB, et ce pour les bandes 900, 1800 et 2100 Mhz. Les modèles calibrés ont étés validés pour toutes les zones urbaine, suburbaine et rurale. Les résultats de validation obtenus varient entre 5,668 et 8,538 dB pour l’ecart type et entre 0,245 et 2,593 dB pour l’erreur moyenne.

72

Bibliographie

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Master

Professionnelle

Télécommunication,

2008/2009,

URL

(http://fr.scribd.com/doc/14475933/deploiement-reseau-2G3G) [3] :

Direction

informatique

de

SFR,

« Tout

savoir

sur

la

4G »

URL

(http://www.sfr.com/sites/default/files/sfr-tout-savoir-sur-la-4g-janvier-2013.pdf) [4] : Magdy F. Iskander, Zhengqing Yun, «Propagation Prediction Models for Wireless Communication Systems», 3

mars 2002, URL (http://www.aiturrih.com/archivos/

Propagation%20Prediction%20Models%20for%20Wireless%20Communication%20Systems.p df ) [5] : Cristine Turck, Thése « prédiction de la couverture radioélectrique pour les réseau radio mobile », 5 novembre 2005, URL (http://halshs.archives-ouvertes.fr/docs/00/06/39 /55/PDF/These_C.Turck.pdf) [6] : Xavier Lagrange, Philipe Godlewski, Sami Tabben, Livre « Réseau GSM : 5em éditons revue

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2000,

URL

(http://sylvain.larribe.free.fr/livres/PDF/

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URL (http://famille.menot.free.fr/boulot/gsm/propa%20indoor/propa%20

indoor.htm) [8] : Hatem Mokhtari, « Belgium Propagation Model Calibration», October 2000, URL (http://fr.scribd.com/doc/126433140/Calibration-of-a-Propagation-Model-for-Belgium) [9] : Hatem Mokhtari, « Modèles de propagation pour l’ingénierie radio cellulaire », 5 mai 2010, URL (http://fr.scribd.com/doc/31684964/Modeles-de-Propagation-en-GSM)

73

Bibliographie

[10] : M Kawat Kawat Rodrigues, « Culture générale des télécommunications : Initiation à l’utilisation de l’outil radio mobile», 2011/2012, URL (http://fr.scribd.com/doc/99566736/ Tutoriel-Radio-Mobil) [11] : Dieter J. Cichon 1, IBP PIETZSCH GmbH, GermanyThomas Kürner 1, Mobilfunk GmbH, Germany « Propagation Prediction Models », URL (http://www2.it.lut.fi/kurssit/0405/010651000/Luennot/Chapter4.pdf) [12] : LIYTH NISSIRAT, 2MAHAMOD ISMAIL, 3MAHDI A. NISIRAT, « Macro-cell path loss prediction, Calibration, and optimization by Lee’s model for south of Amman City, Jordan AT 900, and 1800 MHZ», 31 Juillet 2012, URL (http://www.jatit.org/volumes/ Vol41No2/17Vol41No2.pdf) [13] : Alaeddine AL-FAWAL, «Conception et Réalisation de Réseaux d’Antennes pour les Mesures de Propagation et de Transmission Application aux Réseaux de Communication sans Fil UMTS, WLAN, WLL ET HIPERLAN/2 » [14] : Forsk Atoll, «Atoll_3.1.0_RF_Technical_Reference_Guide_E1» [15] : Forsk Atoll, « Atoll_3.1.0_Model_Calibration_Guide_E1» [16] : Forsk Atoll, «Measurements and Model Calibration Guide 2.6.1» [17] : Aircom, «Model tuning guidance », 13 September 2006 [18] : Zang Liang, Qin Yan, Chen Fazhi, Huawii technologies, , «RNP tuning model guide » 17 novembre 2008 [19] : Rehul Kaul, « Model Tuning for TCI Iran GSM 1800 Network» [20] : Forsk Atoll, «61143899-SPM-Calibration-Guide-Jan04», january 2004

74

Annexe

Annexe Annexe A : Architecture de réseau GSM

75

Annexe

Annexe B : Architecture de réseau UMTS

76

Annexe

Annexe 1.1 : Paramètres du modèle SPM pour la zone urbaine (Tunis, Sousse, Sfax-900 MHz)

Figure 1: Les de paramètres du modèle urbain Tunis 900 MHz

Figure 3: Les paramètres du modèle urbain Sfax 900 MHz

Figure 2: Les paramètres du modèle urbain Sousse 900 MHz

Annexe 1.2 : Paramètres du modèle SPM pour la zone Suburbaine et Rurale (Tunis, Sousse, Sfax-900 MHz) Figure 2: Les paramètres du modèle rural 900 MHz (loin) Figure 1: Les paramètres du modèle suburbain 900 MHz Figure 3: Les paramètres du modèle rural 900 MHz (près)

Annexe 2.1 : Paramètres du modèle SPM pour la zone urbaine (Tunis, Sousse, Sfax-1800 MHz) Figure 2: Les paramètres du modèle urbain Sousse 1800 MHz Figure 1: Les paramètres du modèle urbain Tunis 1800 MHz Figure 3: Les paramètres du modèle urbain Sfax 1800 MHz

77

Annexe

Annexe 2.2 : Paramètres du modèle SPM pour la zone Suburbaine et Rurale (Tunis, Sousse, Sfax-1800 MHz)

Figure 1: Les paramètres du modèle suburbain 1800 MHz

Figure 3: Les paramètres du modèle rural 1800 MHz (près)

Figure 2: Les paramètres du modèle rural 1800 MHz (loin)

Annexe 3.1 : Paramètres du modèle SPM pour la zone urbaine (Tunis, Sousse, Sfax-2100 MHz) Figure 2: Les paramètres du modèle urbain Sousse 2100 MHz Figure 1: Les paramètres du modèle urbain Tunis 2100 MHz Figure 3: Les paramètres du modèle urbain Sfax 2100 MHz

Annexe 3.2 : Paramètres du modèle SPM pour la zone Suburbaine et Rurale (Tunis, Sousse, Sfax-2100 MHz) Figure 2: Les paramètres du modèle rural 2100 MHz (loin) Figure 1: Les paramètres du modèle suburbain 2100 MHz Figure 3: Les paramètres du modèle rural 2100 MHz (près

78