Prir captiv rapport final

3.Caractérisation du canal radio-mobile

3.1.Introduction

Nous allons nous intéresser dans cette partie à la caractérisation de canal de propagation radio-mobile. Pour cela, nous allons dans un premier temps développer un système de mesure composé d’un véhicule-émetteur et de panneaux de signalisation matérialisant les récepteurs.

Les résultats des mesures effectuées doivent ainsi permettre de mettre en évidence l’origine des coupures de la liaison radio, mais surtout de trouver des solutions au niveau de la conception et du placement des antennes.

Figure 3.1 : Description des mesures à effectuer

3.2.Evolution du système de mesure

3.2.1.Description de l’existant

Le système de mesure était composé d’un émetteur et de deux récepteurs. L’émetteur était matérialisé par un fourgon équipé d’un synthétiseur de fréquence connecté à une antenne omnidirectionnelle à 2,4 GHz. Les récepteurs étaient quant à eux constitués chacun d’une antenne omnidirectionnelle à 2,4 GHz positionnée sur un panneau de signalisation. Chaque antenne était connectée à un analyseur de spectre capable de mesurer la puissance du signal reçu à une fréquence donnée en fonction du temps. Les mesures des deux analyseurs de spectre étaient synchronisées entre elles à l’aide d’un générateur de signaux externe avec une période minimale de 70 ms.

Figure 3.2 : Description simplifiée du système de mesure
Cependant, le système de mesure décrit ci-dessus présentait certaines faiblesses :

• 
  L’utilisation d’un fourgon comme véhicule émetteur représente un cas trop favorable pour la réalisation des mesures. En effet, l’antenne étant placée à environ 2,5 m du sol, les évanouissements dus au masquage du trajet direct sont beaucoup moins importants que si le véhicule-émetteur était une voiture légère, ce qui représente la majeure partie des utilisateurs potentiels de la solution CAPTIV.
  

• 
  La mesure de puissance était représentée en fonction du temps écoulé. Une mesure en fonction de la distance émetteur – récepteur serait préférable afin de pouvoir déterminer, pour chaque configuration, la distance à partir de laquelle la liaison radio entre le véhicule et les panneaux de signalisation n’est plus possible.
  

• 
  Lorsqu’un évanouissement était observé, il était impossible d’en connaître l’origine (masquage du trajet par un véhicule, par un piéton …). C’est pourquoi, il serait intéressant d’intégrer dans le véhicule une caméra orientée vers les récepteurs.
  

3.2.2.Remplacement du véhicule émetteur

Une partie de l’évolution du système de mesure était le remplacement du fourgon INSA par un véhicule plus léger correspondant plus au type de véhicule concerné par ce projet.

Une Citroën AX a donc été mise à notre disposition, sur laquelle il a fallut faire quelques modifications afin qu’elle puisse être utilisée pour réaliser les mesures de propagation.

En effet, nous disposions dans le fourgon d’un groupe électrogène qui permettait d’alimenter le synthétiseur de fréquence utilisé comme émetteur. Il a donc fallu concevoir un support qui permette la fixation du groupe électrogène à l’arrière du véhicule.

Figure 3.3 : Véhicule utilisé pour les campagnes de mesures

3.2.3.Identification des causes des évanouissements

Lors de l’interprétation des résultats des mesures de la première campagne, nous avons pu identifier des évanouissements profonds qui sont la principale cause de coupure de la liaison radio-mobile entre le véhicule-émetteur et les infrastructures routières.

Figure 3.4 : Mise en évidence d’évanouissements profonds du signal reçu
Cependant, l’origine de ces évanouissements était difficilement décelable. En effet, un évanouissement peut survenir dans différents cas de figure :

• 
  Lors du masquage du trajet direct par un véhicule ou une personne (plus l’objet responsable du masquage sera grand, plus la durée de l’évanouissement sera importante)
  

• 
  Lors d’une combinaison ‘destructive’ des différents trajets (par exemple, la combinaison entre le trajet direct et le trajet réfléchi sur le sol
  

Il nous a donc semblé utile de fixer, dans le véhicule-émetteur, une caméra vidéo pointée vers les panneaux récepteurs de façon à pouvoir déduire quelles sont les causes des différents évanouissements rendant la liaison radio peu fiable.

3.2.4.Estimation de la distance émetteur – récepteur

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, le système de mesure permettait de relever la puissance reçue en fonction du temps, ce qui ne s’avère pas très utile car il est dans ce cas impossible de déterminer à partir de quelle distance l’atténuation est telle qu’il n’est plus possible d’établir de liaison radio entre l’émetteur et les récepteurs.

Il est donc préférable d’obtenir un relevé de puissance reçue en fonction de la distance entre l’émetteur et le récepteur plutôt qu’en fonction du temps écoulé.

Pour ce faire, le véhicule doit rouler à une vitesse constante entre deux points fixés sur la route, représentant le début et la fin du parcours analysé. Ainsi, en déclenchant l’émission au début et en l’arrêtant à la fin du parcours dont la longueur est connue, il est possible de faire la conversion entre le temps écoulé depuis le début de l’émission et la distance parcourue. On peut finalement en déduire la distance séparant l’émetteur du récepteur pour chaque point de mesure :

Avec :

 : distance entre l’émetteur et le récepteur à un temps de mesure t donné

  : longueur du parcours

  : vitesse du véhicule sur le parcours

 : temps correspondant au début de l’émission
Dans le cadre de nos campagnes de mesures, nous avons choisi une vitesse v = 40 km/h soit 11,11 m/s afin de pouvoir garder une vitesse constante sans être gênés par des véhicules lents.

La distance totale du parcours utilisé pour les mesures est d’environ 250 m.

3.2.5.Déroulement des mesures

Les campagnes de mesures doivent être réalisées sur un site où l’on ait la possibilité d’avoir différentes densités de circulation au cours de la journée.

L’avenue des ‘Buttes de Coesmes’ située à Rennes a été retenue (Fig. 3.5), car étant située proche de l’Université de Rennes 1 et de Rennes Atalante, la circulation y est dense à certaines heures (8h-9h ; 11h-13h et 17h-19h) et sensiblement plus réduite en dehors de ces horaires.


A

B

250 m

Figure 3.5 : Site retenu pour les campagnes de mesures
Le synthétiseur de fréquence placé dans le véhicule commence l’émission du signal sinusoïdal (CW) à 2,4 GHz avec une puissance de 10 dBm lorsque le véhicule franchit le point A et l’arrête lorsque le véhicule passe le point B, endroit où sera placé le récepteur.

Du fait que nous ne disposions plus du deuxième analyseur de spectre portable utilisé pour les précédentes campagnes de mesures, la réception ne sera effectuée que par un seul récepteur.

Cela ne pose pas de problème car si le système de transmission fonctionne d’un véhicule vers un panneau de signalisation, il parait évident qu’il fonctionnera d’un véhicule vers plusieurs panneaux.

Il sera cependant nécessaire de réaliser des mesures avec le récepteur placé du côté droit dans un premier temps afin d’observer l’influence des véhicules qui nous précèdent sur la liaison puis du côté gauche de la route pour mettre en évidence l’influence des véhicules arrivant en sens inverse.